লেজার বিভিন্ন ধরনের পণ্য এবং প্রযুক্তিতে ব্যবহৃত হয়, এবং বৈচিত্র্য বিস্ময়কর। সিডি প্লেয়ার, দাঁতের ড্রিল, উচ্চ গতির ধাতু কাটার থেকে শুরু করে পরিমাপ সিস্টেম পর্যন্ত,মনে হয় সবকিছুরই ছায়ায় লেজার থাকে।কিন্তু লেজার আসলে কি? লেজার রেজ আর ফাটল লাইটের রেজের মধ্যে পার্থক্য কি?
নাসা ল্যাংলি রিসার্চ সেন্টার
অপটিক্যাল ক্ষতি থ্রেশহোল্ড টেস্ট ডিভাইস তিনটি লেজার আছেঃ উচ্চ শক্তি pulsed neodymium-yttrium অ্যালুমিনিয়াম
গ্র্যানেট লেজার, টাইটানিয়াম-সাফির লেজার এবং রেজোনেন্ট হে-নে লেজার।
নাসা ল্যাংলি রিসার্চ সেন্টার
অপটিক্যাল ক্ষতি থ্রেশহোল্ড টেস্ট ডিভাইস তিনটি লেজার আছেঃ উচ্চ শক্তি pulsed neodymium-yttrium অ্যালুমিনিয়াম
গ্র্যানেট লেজার, টাইটানিয়াম-সাফির লেজার এবং রেজোনেন্ট হে-নে লেজার।
সমগ্র মহাবিশ্বে মাত্র ১০০টি ভিন্ন ভিন্ন পরমাণু রয়েছে। আমরা যা দেখি তা ১০০টিরও বেশি পরমাণুর সমন্বয়ে গঠিত যা অসংখ্য উপায়ে একত্রিত।এই পরমাণুগুলো একে অপরের মধ্যে যেভাবে সাজানো আছে তা নির্ধারণ করে যে, গঠিত বস্তুটি কি এক গ্লাস পানি, একটি ধাতু টুকরা, অথবা একটি সোডা বোতল মধ্যে ফোম!
পরমাণুগুলি চিরস্থায়ী গতিতে থাকে। তারা ক্রমাগত কম্পন করে, চলতে থাকে, এবং ঘোরায়, এবং এমনকি আমাদের আসনগুলি তৈরি করে এমন পরমাণুগুলিও ক্রমাগত গতিতে থাকে। কঠিন পদার্থগুলি আসলে চলতে থাকে!পরমাণুর বিভিন্ন উত্তেজনার অবস্থা রয়েছে, অন্য কথায়, তাদের বিভিন্ন শক্তি আছে. যদি পর্যাপ্ত শক্তি একটি পরমাণু দেওয়া হয়, এটি মৌলিক অবস্থা শক্তি স্তর থেকে উত্তেজিত অবস্থা শক্তি স্তর পর্যন্ত বৃদ্ধি করতে পারেন.উত্তেজিত অবস্থায় শক্তির মাত্রা নির্ভর করে তাপ আকারে পরমাণুতে কত শক্তি দেওয়া হয় তার উপর, আলো, বিদ্যুৎ ইত্যাদি।
নিম্নলিখিত চিত্রটি পরমাণুর গঠনকে ভালভাবে চিত্রিত করেঃ
সবচেয়ে সহজ পারমাণবিক মডেল
এটি একটি পরমাণু নিউক্লিয়াস এবং এর চারপাশে ঘোরাফেরা করে এমন ইলেকট্রন দিয়ে গঠিত।
এটি একটি পরমাণু নিউক্লিয়াস এবং এর চারপাশে ঘোরাফেরা করে এমন ইলেকট্রন দিয়ে গঠিত।
একটি সহজ পরমাণু একটি নিউক্লিয়াস (প্রোটন এবং নিউট্রন ধারণকারী) এবং ইলেকট্রন মেঘের সমন্বয়ে গঠিত।আমরা ইলেকট্রন মেঘের ইলেকট্রনকে নিউক্লিয়াসের চারপাশে বিভিন্ন কক্ষপথে ভ্রমণ করার মত ভাবতে পারি।.
এমনকি যদি আমরা আধুনিক প্রযুক্তির সাথে পরমাণুগুলিকে দেখি, আমরা ইলেকট্রনগুলির পৃথক কক্ষপথগুলি দেখতে পাই না, তবে এই কক্ষপথগুলিকে পরমাণুর বিভিন্ন শক্তি স্তর হিসাবে ভাবতে সহায়তা করে। অন্য কথায়,যদি আমরা একটি পরমাণু গরম করি, নিম্ন-শক্তির অরবিটালের কিছু ইলেকট্রন নিউক্লিয়াস থেকে দূরে উচ্চ-শক্তির অরবিটালগুলিতে ঝাঁপিয়ে পড়তে উত্তেজিত হতে পারে।
শক্তি শোষণঃ
পরমাণু তাপ, আলো, বিদ্যুৎ ইত্যাদির আকারে শক্তি শোষণ করতে পারে। ইলেকট্রন তখন একটি নিম্ন-শক্তির কক্ষপথ থেকে একটি উচ্চ-শক্তির কক্ষপথে লাফিয়ে উঠতে পারে।
যদিও এই বর্ণনাটি সহজ, তবুও এটি পরমাণু কিভাবে লেজার গঠন করে তার মূল নীতি প্রকাশ করে।
ইলেকট্রন উচ্চতর শক্তির কক্ষপথে স্থানান্তরিত হওয়ার পরে, এটি অবশেষে মূল অবস্থায় ফিরে আসবে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, ইলেকট্রনগুলি ফোটন (এক ধরণের হালকা কণা) আকারে শক্তি মুক্তি দেয়।আপনি দেখতে পাবেন যে পরমাণু ক্রমাগত ফোটন আকারে শক্তি নির্গত করছেউদাহরণস্বরূপ, একটি চুলায় গরম করার উপাদানটি উজ্জ্বল লাল হয়ে যায়, যেখানে লাল রঙ হল তাপ দ্বারা উত্তেজিত পরমাণু দ্বারা মুক্তিপ্রাপ্ত লাল ফোটন। যখন আপনি টিভি স্ক্রিনে চিত্রটি দেখেন,আপনি যা দেখছেন তা হল ফসফরাস পরমাণু দ্বারা নির্গত বিভিন্ন রঙের আলো যা উচ্চ গতির ইলেকট্রন দ্বারা উত্তেজিত হয়. ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্প, গ্যাস ল্যাম্প, এবং ইনক্যান্ডসেন্ট ল্যাম্প সহ যে কোন আলোকসজ্জা বস্তু, ইলেকট্রনগুলির কক্ষপথ পরিবর্তন করে এবং ফোটন মুক্তি দিয়ে আলো নির্গত করে।
লেজার হল এমন একটি যন্ত্র যা উত্তেজিত পরমাণু থেকে ফোটন মুক্তি নিয়ন্ত্রণ করে।.এই নাম সংক্ষেপে বর্ণনা করে কিভাবে লেজার কাজ করে।
যদিও অনেক ধরনের লেজার আছে, তাদের সকলের কিছু মৌলিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। একটি লেজারে, লেজার মাধ্যমকে উত্তেজিত অবস্থায় পরমাণু তৈরি করতে পাম্প করা আবশ্যক। সাধারণভাবে,একটি উচ্চ তীব্রতা ফ্ল্যাশ বা স্রাব মাধ্যম পাম্প করতে পারেন, যা পরিবর্তে উত্তেজিত অবস্থায় বিপুল সংখ্যক পরমাণু (উচ্চ-শক্তিযুক্ত ইলেকট্রন ধারণকারী পরমাণু) তৈরি করে।এটি একটি উত্তেজিত অবস্থায় পরমাণুর একটি বড় সংখ্যা থাকতে হবেসাধারণভাবে, পরমাণুগুলিকে মৌলিক অবস্থার উপরে দুই বা তিন শক্তি স্তরে উঠতে উত্তেজিত হতে হবে। এটি জনসংখ্যা বিপরীতের ডিগ্রী বৃদ্ধি করে।জনসংখ্যা বিপরীত হচ্ছে উত্তেজিত অবস্থায় থাকা পরমাণু এবং মৌলিক অবস্থায় থাকা পরমাণুর মধ্যে সংখ্যা অনুপাত.
যখন লেজার মিডিয়াম পাম্প করা হয়, তখন এতে উত্তেজিত ইলেকট্রন সহ বেশ কয়েকটি পরমাণু অন্তর্ভুক্ত থাকে। উত্তেজিত ইলেকট্রনের শক্তি নিম্ন স্তরের ইলেকট্রনের চেয়ে বেশি।ঠিক যেমন একটি ইলেকট্রন একটি উত্তেজিত অবস্থায় পৌঁছানোর জন্য একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি শোষণ করতে পারে, একটি ইলেকট্রনও সেই শক্তি মুক্ত করতে পারে। নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে, যতক্ষণ ইলেকট্রনটি নিম্ন স্তরে লাফ দেয়, ততক্ষণ এটি তার কিছু শক্তি মুক্ত করবে।মুক্ত শক্তি ফোটন (আলো শক্তি) রূপান্তরিত হয়. নির্গত ফোটনের একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য (রঙ) থাকে, যা তার মুক্তির সময় ইলেকট্রনের শক্তির অবস্থার উপর নির্ভর করে।একই ইলেকট্রনিক অবস্থায় থাকা দুটি পরমাণু একই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফোটন নির্গত করে.
লেজার আলো সাধারণ আলোর থেকে অনেকটাই আলাদা। এর নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য রয়েছেঃ
একটি লেজার নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো ধারণ করে (অর্থাৎ, একটি নির্দিষ্ট রঙ) ।আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য ইলেকট্রনগুলি দ্বারা মুক্ত শক্তি দ্বারা নির্ধারিত হয় যখন তারা নিম্ন শক্তির কক্ষপথে ফিরে আসে.
লেজারের কাঠামো ভাল, এবং প্রতিটি ফোটন অন্য ফোটনকে অনুসরণ করে। অর্থাৎ, সমস্ত ফোটনের তরঙ্গফলক ঠিক একই।
লেজার ভাল দিকনির্দেশকতা আছে। লেজার রে কমপ্যাক্ট, ফোকাস এবং অত্যন্ত শক্তিশালী। বিপরীতভাবে, টর্চলাইট দ্বারা নির্গত আলো একাধিক দিক ছড়িয়ে পড়ে,এবং আলোর শক্তি দুর্বল এবং ঘনত্ব কম.
এই তিনটি বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য, উদ্দীপিত নির্গমন নামে একটি প্রক্রিয়া প্রয়োজন। এই ঘটনাটি একটি সাধারণ টর্চলাইটের মধ্যে দেখা যায় না কারণ এর পরমাণুগুলি এলোমেলোভাবে ফোটন নির্গত করে।উদ্দীপিত নির্গমন, পরমাণু একটি সংগঠিত পদ্ধতিতে ফোটন নির্গত।
পরমাণু দ্বারা নির্গত ফোটনের একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে, যা উত্তেজিত অবস্থা এবং মৌলিক অবস্থার মধ্যে শক্তির পার্থক্যের উপর নির্ভর করে।যদি একটি ফোটন (একটি নির্দিষ্ট শক্তি এবং পর্যায়ে) অন্য পরমাণু স্পর্শ করে যার একই উত্তেজিত অবস্থায় একটি ইলেকট্রন রয়েছেপ্রথম ফোটন একটি ফোটন নির্গত করতে পরমাণু উত্তেজিত বা গাইড করতে পারেন, এবং নির্গত ফোটন (অর্থাৎ,দ্বিতীয় পরমাণু দ্বারা নির্গত ফোটন) প্রবেশকারী ফোটনের মতো একই ফ্রিকোয়েন্সি এবং দিক দিয়ে দোলায়.
লেজারের আরেকটি মূল উপাদান হল লেজার মিডিয়ামের প্রতিটি প্রান্তে অবস্থিত একটি দম্পতি আয়না।একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং পর্যায়ে ফোটন উভয় প্রান্তে প্রতিফলকগুলির প্রতিফলনের মাধ্যমে লেজার মাধ্যমের মধ্যে এগিয়ে এবং পিছনে ভ্রমণ করেএইভাবে, তারা উচ্চ-শক্তির কক্ষপথ থেকে নিম্ন-শক্তির কক্ষপথে আরো ইলেকট্রনকে উত্তেজিত করবে, যা একই তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং পর্যায়ে আরো ফোটন নির্গত করবে,যা পরবর্তীতে ০ জলপ্রপাত তৈরি করবে ০ পরিবর্তে, একই তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং ফেজের অনেক ফোটন দ্রুত লেজারে একত্রিত হয়। লেজার মিডিয়ামের এক প্রান্তে আয়নাটি হলএটি শুধুমাত্র আলোর একটি অংশ প্রতিফলিত করেযে আলোটা দিয়ে যায় তা হলো লেজার।