লেজার কী? লেজার উৎপাদনের মূলনীতি

লেজার মানবজাতির অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কার, যা “সবচেয়ে উজ্জ্বল আলো” নামে পরিচিত। দৈনন্দিন জীবনে আমরা প্রায়শই লেজারের বিভিন্ন প্রয়োগ দেখতে পাই, যেমন লেজার বিউটি, লেজার ওয়েল্ডিং, লেজার মশা নিধন যন্ত্র ইত্যাদি। আজ আমরা লেজার এবং এর উৎপাদনের পেছনের নীতিগুলো সম্পর্কে বিস্তারিতভাবে জানব।

লেজার কী?

লেজার হলো একটি আলোক উৎস যা একটি বিশেষ ধরনের আলোক রশ্মি তৈরি করতে শক্তি ব্যবহার করে। লেজার উদ্দীপিত বিকিরণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে কোনো বাহ্যিক আলোক উৎস বা শক্তি উৎস থেকে কোনো বস্তুতে শক্তি প্রবেশ করিয়ে লেজিং আলো উৎপন্ন করে।

লেজার হলো একটি আলোকীয় যন্ত্র, যা আলো বিবর্ধন করতে সক্ষম একটি সক্রিয় মাধ্যম (যেমন গ্যাস, কঠিন বা তরল) এবং একটি আলোকীয় প্রতিফলক দ্বারা গঠিত। লেজারের সক্রিয় মাধ্যমটি সাধারণত একটি নির্বাচিত ও প্রক্রিয়াজাত পদার্থ হয় এবং এর বৈশিষ্ট্যসমূহ লেজারটির নির্গত তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ধারণ করে।

লেজার থেকে উৎপন্ন আলোর বেশ কিছু স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

প্রথমত, লেজার হলো অত্যন্ত সুনির্দিষ্ট কম্পাঙ্ক ও তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিশিষ্ট একবর্ণী আলো, যা কিছু বিশেষ আলোকীয় চাহিদা পূরণ করতে পারে।

দ্বিতীয়ত, লেজার হলো সুসংগত আলো এবং এর আলোক তরঙ্গের দশা অত্যন্ত সামঞ্জস্যপূর্ণ, যার ফলে এটি দীর্ঘ দূরত্বেও তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল আলোর তীব্রতা বজায় রাখতে পারে।

তৃতীয়ত, লেজার হলো অত্যন্ত দিকনির্দেশক আলো যার রশ্মি খুব সরু এবং চমৎকার ফোকাসিং ক্ষমতা রয়েছে, যা উচ্চ স্থানিক রেজোলিউশন অর্জনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

লেজার হলো আলোর উৎস

লেজার উৎপাদনের নীতি

লেজার উৎপাদনে তিনটি মৌলিক ভৌত প্রক্রিয়া জড়িত: উদ্দীপিত বিকিরণ, স্বতঃস্ফূর্ত নিঃসরণ এবং উদ্দীপিত শোষণ।

Sউদ্দীপিত বিকিরণ

লেজার উৎপাদনের মূল চাবিকাঠি হলো উদ্দীপিত বিকিরণ। যখন উচ্চ শক্তিস্তরের একটি ইলেকট্রন অন্য একটি ফোটন দ্বারা উত্তেজিত হয়, তখন এটি সেই ফোটনটির দিকেই একই শক্তি, কম্পাঙ্ক, দশা, পোলারাইজেশন অবস্থা এবং প্রসারণ অভিমুখের একটি ফোটন নির্গত করে। এই প্রক্রিয়াকে উদ্দীপিত বিকিরণ বলা হয়। অর্থাৎ, উদ্দীপিত বিকিরণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে একটি ফোটন তার হুবহু একই রকম আরেকটি ফোটন “অনুকরণ” করতে পারে, যার ফলে আলোর বিবর্ধন সাধিত হয়।

Sস্বতঃস্ফূর্ত নির্গমন

যখন কোনো পরমাণু, আয়ন বা অণুর ইলেকট্রন উচ্চ শক্তিস্তর থেকে নিম্ন শক্তিস্তরে স্থানান্তরিত হয়, তখন এটি একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তির ফোটন নির্গত করে, যাকে স্বতঃস্ফূর্ত নিঃসরণ বলা হয়। এই ধরনের ফোটনের নিঃসরণ এলোমেলো হয় এবং নির্গত ফোটনগুলোর মধ্যে কোনো সঙ্গতি থাকে না, যার অর্থ হলো এদের দশা, পোলারায়ন অবস্থা এবং সঞ্চালনের দিক সবই এলোমেলো।

Sউদ্দীপিত শোষণ

যখন নিম্ন শক্তিস্তরের কোনো ইলেকট্রন তার নিজের সমান শক্তিস্তর পার্থক্যের একটি ফোটন শোষণ করে, তখন এটি একটি উচ্চ শক্তিস্তরে উত্তেজিত হতে পারে। এই প্রক্রিয়াকে উদ্দীপিত শোষণ বলা হয়।

লেজারে, উদ্দীপিত বিকিরণ প্রক্রিয়াকে উন্নত করার জন্য সাধারণত দুটি সমান্তরাল দর্পণ দ্বারা গঠিত একটি অনুনাদী গহ্বর ব্যবহার করা হয়। একটি দর্পণ হলো পূর্ণ প্রতিফলনকারী দর্পণ এবং অন্যটি হলো আংশিক প্রতিফলনকারী দর্পণ, যা লেজারের একটি অংশকে এর মধ্য দিয়ে যেতে দেয়।

লেজার মাধ্যমে থাকা ফোটনগুলো দুটি দর্পণের মধ্যে সামনে-পিছনে প্রতিফলিত হয় এবং প্রতিটি প্রতিফলন উদ্দীপিত বিকিরণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে আরও ফোটন উৎপন্ন করে, যার ফলে আলোর বিবর্ধন সাধিত হয়। যখন আলোর তীব্রতা একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে বৃদ্ধি পায়, তখন একটি অর্ধ-প্রতিফলক দর্পণের মাধ্যমে লেজার উৎপন্ন করা হয়।