ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ - ಭಾಗ ೧

ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ ಸರಣಿಯ ಈ ಮೊದಲ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ನಾವು ಲೇಸರ್ ಕಿರಣ ಮತ್ತು ಸಾಧಾರಣ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಇರುವ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಅದಕ್ಕೆ ಮುಂಚೆ ಕೆಲವು ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳೋಣ.

ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ವಿಧಗಳಿವೆ :

ಒಂದೇ ಬಣ್ಣದ ಕಿರಣಗಳು ಅಥವಾ ಏಕವರ್ಣೀಯ ಕಿರಣಗಳು - ಅಂದರೆ ಕೆಂಪು ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ, ನೀಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ, ಹಾಗೆ.
ಬಿಳಿ ವರ್ಣದ ಕಿರಣಗಳು - ಇದು ಕಾಮನಬಿಲ್ಲಿನ ಎಲ್ಲಾ ಬಣ್ಣದ ಮಿಶ್ರಣದಿಂದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗುವ ಕಿರಣ. ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಬರುವ ಕಿರಣಗಳು ಬಿಳಿಬಣ್ಣದ್ದು.

ಹಾಗೆಯೇ ಬೆಳಕನ್ನು ನೀಡುವ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ [light sources] ಎರಡು ವಿಧಗಳಿವೆ:

ಏಕವರ್ಣೀಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ - ಬೀದಿ ದೀಪಗಳು.ಅವುಗಳ ಹಳದಿ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಸೋಡಿಯಂ ಎಂಬ ಧಾತು. ಅದು ಏಕವರ್ಣೀಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಮರ್ಥ ಉದಾಹರಣೆ.

ಬಿಳಿವರ್ಣ ಮೂಲ - ನಾವು ನಿತ್ಯ ಬಳಸುವ ಟಾರ್ಚು, ಬಲ್ಬು, ಇವೆಲ್ಲಾ ಬಿಳಿವರ್ಣದ ಮೂಲಗಳು.

ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ಬಣ್ಣ, ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಆವೃತ್ತಿ ಹಾಗೂ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ತರಂಗಾಂತರ ಆವೃತ್ತಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಚಿತ. ಈಗ ಕಡುಕೆಂಪು ವರ್ಣದ ತರಂಗಾಂತರ ಸರಿ ಸುಮಾರು 647 ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ಗಳು, ಹಸಿರಿನ ಬಣ್ಣ ಸುಮಾರು 500 ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ಗಳು.. ಹೀಗೆ.

ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಂಕ್ ಎಂಬ ಮಹಾನ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧ ಪಟ್ಟ ಹಾಗೆ ಈ ಕೆಳಕಂಡ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ನೀಡಿದರು.


ಇಲ್ಲಿ E ಅಂದರೆ ಕಿರಣದ ಶಕ್ತಿ (energy), h ಅಂದರೆ ಪ್ಲಾಂಕ್ ನಿಯತಾಂಕ (Planck's constant) ಮತ್ತು v ಅಂದರೆ ಬೆಳಕಿನ ಆವೃತ್ತಿ (frequency).

ಈ ಮೇಲ್ಕಂಡ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ನಾವು ಆವೃತ್ತಿ ಮತ್ತು ತರಂಗಾಂತರಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ ತಿಳಿಯಬಹುದು.

ಈಗ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಕ್ಕೆ ಬರೋಣ.

ಲೇಸರ್(LASER) ಅನ್ನುವುದು ಕೇವಲ ಹೆಸರಲ್ಲ. ಅದೊಂದು ಪ್ರಥಮಾಕ್ಷರಿ (Acronym). ಲೇಸರ್ ನ ಪೂರ್ಣ ಪಾಠ ಇಲ್ಲಿದೆ.

L - Light

A - Amplification by

S- Stimulated

E- Emission of

R Radiation

ಕನ್ನಡದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯಿಂದ ಪ್ರವರ್ಧಿತಗೊಂಡ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ ಎಂದು ಅರ್ಥೈಸಬಹುದು.

ಈಗ ನಾವು ಲೇಸರ್ ನ ವಿಶೇಷತೆಗಳ ಕಡೆಗೆ ಗಮನ ಹರಿಸೋಣ.

ನಿಮ್ಮ ಬಲಗೈಯಲ್ಲಿ ಸಾಧಾರಣ ಬ್ಯಾಟರಿ ಅಥವಾ ಟಾರ್ಚು ಹಿಡಿದು ಎಡಗೈಯಲ್ಲಿ ಈಗೀಗ ಜನಪ್ರಿಯವಾಗುತ್ತಿರುವ ಲೇಸರ್ ಪಾಯಿಂಟರ್ (ಕೆಂಪು ಬಣ್ಣ ತೋರುವ ಪಾಯಿಂಟರ್ ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಜನಪ್ರಿಯ) ಹಿಡಿದು, ಎರಡನ್ನು ಚಾಲೂ ಮಾಡಿದರೆ ನಿಮಗೆ ಈ ಕೆಳಕಂಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಕಾಣಿಸುತ್ತವೆ.

ನಿಮ್ಮ ಟಾರ್ಚಿನ ಬೆಳಕು ಸ್ವಲ್ಪ ದೂರ ಮಾತ್ರ ನೇರ ಹೋಗಿ ಅನಂತರ ಅಪಸರಿಸುತ್ತದೆ.(Diverge ಆಗುತ್ತದೆ) ಈಗ ನೀವು ಒಂದು ಮರದ ಎಲೆಯ ಮೇಲೆ ಟಾರ್ಚನ್ನು ಮತ್ತು ಪಾಯಿಂಟರ್ ಬಿಡುತ್ತೀರಿ ಎಂದುಕೊಳ್ಳಿ. ಟಾರ್ಚು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಎಲೆಗಳ ಮೇಲೂ ಬೆಳಕು ಹರಿಸಿದರೆ, ಪಾಯಿಂಟರ್ ನೀವು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿದ ಎಲೆ ಬಿಟ್ಟು ಇನ್ನೆಲ್ಲೂ ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಒಂದೇ ಎಲೆಯ ಮೇಲೆ ಬೆಳಕು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಗಳು ಇತರ ಕಿರಣಗಳಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಪಸರಿಸುತ್ತವೆ. ಇದರ ಅಪಸರಣ ಕಿಲೋಮೀಟರ್ ಗೆ 10^-6 ರಷ್ಟು ಅಷ್ಟೇ !!

ಅಪಸರಣದ ಅಂದಾಜು ಈ ಚಿತ್ರಗಳಿಂದ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಬಹುದು.






ಈ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಪಸರಣ ಲೇಸರ್ ನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಗುಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು. ಈ ಗುಣವನ್ನು laser ranging ನಲ್ಲಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಸಹಾಯದಿಂದ ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳ ಮಧ್ಯದ ಅಂತರವನ್ನು ಕಂಡು ಹಿಡಿಯುವುದು. ಇದನ್ನು ಚಂದ್ರ ಮತ್ತು ಭೂಮಿ ನಡುವಣ ಸರಿಯಾದ ಅಂತರ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಸಹ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಅಪೋಲ್ಲೋ ಅಕಾಶನೌಕೆ ೧೯೬೯ ನಲ್ಲಿ ಚಂದ್ರನ ಮೇಲೆ ಇಳಿದಾಗ ಅಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿಫಲನ ಮಾಡಬಲ್ಲ ಪ್ರತಿಫಲಕಗಳನ್ನು (reflector) ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಯ್ತು. ಲೇಸರ್ ಕಿರಣ ಚಂದ್ರನನ್ನು ಮುಟ್ಟಿ ಈ ಪ್ರತಿಫಲಕಗಳಿಂದ ಪ್ರತಿಫಲನಗೊಂಡು ಮತ್ತೆ ಭೂಮಿಗೆ ಬರಲು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಸಮಯ ಕಂಡು ಹಿಡಿದು ಚಂದ್ರ ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯ ಅಂತರವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕಿರಣ ಬೆಳಕಿನದ್ದಾದ್ದರಿಂದ ಇದು ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡ್ ಗೆ 3X10^8 ಮೀಟರ್ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.

ವೇಗ = ದೂರ / ದೂರ ಕ್ರಮಿಸಲು ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ಸಮಯ

ಎಂಬ ಸಮೀಕರಣ ಬಳಸಿ ಭೂಮಿ ಮತ್ತು ಚಂದ್ರನ ನಡುವಿನ ಅಂತರ(ದೂರ) ತಿಳಿಯಬಹುದು...ಬಹಳ ಸುಲಭವಾಗಿ ಮತ್ತು ಇನ್ನಷ್ಟು ನಿಖರವಾಗಿ !!

ಈಗ ಲೇಸರ್ ನ ಮತ್ತೊಂದು ವಿಶೇಷತೆಗೆ ಬರೋಣ. ಸಾಧಾರಣ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗುವ ಎರಡು ಕಿರಣಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ (phase difference) ಒಂದೇ ಇರುವುದಿಲ್ಲ. ಅಂದರೆ ಈಗ ಬಿಂದುವೊಂದರ ಬಳಿ ಒಂದು ಕಿರಣ ೧ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಬಂತೆಂದು ಇಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಿ. ಮತ್ತೊಂದು ಕಿರಣ ೨ ನೇ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಬಂದರೆ ಮೊದಲ ಕಿರಣಕ್ಕು ಎರಡನೆಯ ಕಿರಣಕ್ಕೂ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡ್. ಮೂರನೆಯ ಕಿರಣ ಕೂಡ ೩ನೇ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಥಟ್ಟನೆ ಬಿಂದುವಿನ ಬಳಿ ಬಂದಿರಬೇಕು. ಆಗ ಮೂರನೆಯ ಕಿರಣಕ್ಕೂ ಎರಡನೆಯ ಕಿರಣಕ್ಕೂ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡು. ..ಹಾಗೆ. ಇದು ನಮ್ಮ ಟಾರ್ಚು ಲೈಟಿನಲ್ಲಿ ಬರುವ ಕಿರಣದಲ್ಲಿ ಸಾಧ್ಯವೇ ಇಲ್ಲ. ಯಾಕೆಂದರೆ ಅವು ಮೊದಲೆ ಏಳು ತರಂಗಗಳ ಮಿಶ್ರಣ. ಒಂದೊಂದಕ್ಕೆ ಒಂದೊಂದು ತರಂಗಾಂತರ ಮತ್ತು ಪ್ರಾವಸ್ಥೆ. ಅವು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿ ಹೇಗೆ ಒಂದೇ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ ಆಗಲು ಸಾಧ್ಯ ?

ಸೋಡಿಯಮ್ ದೀಪದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ ತಕ್ಕಮಟ್ಟಿಗೆ ಶಕ್ಯವಿದೆ. ಆದರೆ ಒಂದು ಚೂರೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆಯಿಲ್ಲದೆ, ಮೇಲೆ ಹೇಳಿದಂತೆ ಕವಾಯತಿನ ಸೈನಿಕರ ಹಾಗೆ ಒಂದೇ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳು ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಗುಣಕ್ಕೆ ಸಂಸಕ್ತತೆ (coherence) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ.

ಮೂರನೆಯ ಮತ್ತು ಅತಿ ಮುಖ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಲೇಸರ್ ನ ತೀವ್ರತೆ. ಇದು ಅಪಸರಣದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರದ ಭೇದದಲ್ಲಿ ತನ್ನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಆದ್ದರಿಂದ ಬಿಳಿ ಬಣ್ಣ ಅಥವಾ ಸೋಡಿಯಂ ದೀಪಕ್ಕಿಂತ ಇದರ ತೀವ್ರತೆ ಗಣನೀಯ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಶಾಖವನ್ನೂ ಕೂಡಾ ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡಬಲ್ಲುದು. ಆ ಶಾಖಕ್ಕೆ ತೀಕ್ಷ್ಣತೆಯೂ ಹೆಚ್ಚು. ಅದಕ್ಕೆ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ನೋಡಬಾರದು. ಅದು ನಮ್ಮ ಅಕ್ಷಿಪಟಲವನ್ನೇ ಸುಡಬಹುದು. ಅದಕ್ಕೆ ಇದನ್ನು ಕ್ಯಾಟರಾಕ್ಟ್ ಆಪರೇಷನ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ನೋವಿಲ್ಲದೇ, ಹೆಚ್ಚು ಸಮಯ ವ್ಯಯಿಸದೇ, ಕಣ್ಣಿನ ಪೊರೆಯನ್ನು ತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇನ್ನಿತರ ಘನವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕತ್ತರಿಸಲೂ ಕೂಡಾ ಲೇಸರ್ ಇಂದ ಸಾಧ್ಯ. ಲೇಸರ್ ಕಟಿಂಗ್ ಟೂಲ್ಸ್ ಈಗ ಸರ್ವೇ ಸಾಮಾನ್ಯ.

ಇವಿಷ್ಟು ಸಾಧಾರಣ ಬೆಳಕಿಗೂ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿಗೂ ಇರುವ ಪ್ರಮುಖ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ಮತ್ತು ಲೇಸರ್ ನ ವಿಶೇಷ ಗುಣಗಳು. ಮುಂದಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಜನ್ಮ ವೃತ್ತಾಂತ ತಿಳಿಯೋಣ.