1960 senesinde ABD ’de Theodore H Maiman göre keşfedilmiştir Bayağı ışık, dalga boyları muhtelif, rengarenk, yani bambaşka evre ve frekansa sahip dalgalardan meydana kazanç Laser ışığı ise yüksek genlikli, aynı fazda, birbirine paralel, tek renkli, az kalsın benzer frekanslı dalgalardan ibarettir Optik frekans bölgesi hemen hemen bir trilyon hertz ile üç bin trilyon hertz aralarında yer alır Bu bölge, kırmızı ötesi ışınları, görülebilen ışınları ve elektromanyetik spektrumun morötesi ışınlarını kapsar Buna karşılık mikro dalga frekans bölgesi az daha 300 milyon hertzden 300 milyar hertze kadar uzanır Yani, laser fazla yüksek frekanslarda çalışır
Laserin önemi uygulamasının yaygın olmasında ve onun daha da genişlemesinin beklenmesinde yatmaktadır Bilhassa uygulamanın genişliği, ışınların frekansların hassas bir şekilde kontrolünden, yayılan ışının bölüştürme düzeninden ya da ışınların olağanüstü yoğunluğundan kaynaklanmaktadır Laser dolayısıyla, holografide, opektraskopide çok önemli gelişmeler ortaya çıkmıştır Bunlar aracılığıyla laser diğer bilimsel ve teknolojik alanlarda da etkisini göstermektedir
Laserin Alıştırma Prensibi
Optik bakımdan şeffaf, bir ucunda bütün sırlı ve yansıtıcı, diğer ucunda yarı sırlı kısmen yansıtıcı iki ayna yer alan bir tüp alınır Buna gaz, değişken ve katı bir madde doldurulur Dışarıdan ışık verme, elektrik akımı aşmak suretiyle veya kimyasal bir yolla elde edilen enerji, ortamdaki atomlara ulaşır Bunların bazıları bu enerjiyi emerler Artı enerji, atomları şüpheli ülkü getirir Kendisine bir foton çarpan, uyarılmış ve belirsiz atom, pozitif enerjiyi foton neşrederek verir Fotonlar, aynı şekilde diğer fotonların neşrini sağlar Uçlara ulaşan fotonlar, aynalardan yansıyarak geri dönerler ve durum devam eder Ikaz Etme ve tahriklerde ortamdaki fotonlar artar Atomların hemen hemen hepsi, foton yaymaya başlayınca kuvvetlenen ışık, güya sırlı uçtan dışarı çıkar Bu, laser ışınıdır Laser dalgalarını, uygun adım giden benzer üniforma ve şekle sahip askerlere, bayağı ışığı ise gayesizce karakteri bozuk bir orduya benzetmişlerdir Normal ışıkta dalgalar, birbirini zayıflatıcı karakterde olmasına karşın, laserde birbirini kuvvetlendirici olurlar Laser ışınları yüksek frekanslı olduklarından güneş ışını özelliklerine sahiptir Oysa laser ışınları tek frekanslı olduğu için kayıpları azdır Hem laser ışınları aynı fazda yapılan ışık dalgaları olduğu için şiddeti büyük olur Bu yüzden laser ışınlarının şiddeti güneş ışınlarının şiddetinin bir milyon katıdır
Elektromanyetik dalga paketçiği de denen foton, güneş ışığı füzyon reaksiyonuyla meydana gelip, bu şekilde yayılan foton enerjisidir Laser ışında foton yayılmasından ibarettir Laserde foton üretimini anlayabilmek için atomların öbür seviyelerinde ne gibi hadiseler olduğunu kavramak gerekir Bir atomun uyarılmış durumda bulunduğu kısa vakit aralığında üstüne kesin bir dalga boyunda foton düşürülürse, atom aynı fazda foton yayar Bu işlem peş peşe tekrarlanırsa, tamamen benzer fazda bir ışın demeti elde edilir en düşük enerji seviyesinde bulunan bir atoma dıştan bir foton verilirse, atom enerjisi kazanarak E1 enerji seviyesinden E2 enerji seviyesine uyarılmış olur Bu atom kendi halinde bırakılırsa, uyarılmış bulunduğu E2 enerjisinden bir foton vererek her yerde E1 enerji seviyesine döner Uyarılarak enerji seviyesi E1 ’den E2 ’ye yükseltilen atom enerjisini geriye foton olarak yaymaya başlarken bir foton daha çarptırılırsa atomu birbiri ile aynı özellikte iki foton terk eder* Bu şekilde atom kat kat enerji seviyelerine çıkarılırsa bu seviyelerden düşerken de katlar halinde foton ürer Bu işlem iki paralel ayna aralarında benzer fazda olan fotonların toplanması şeklinde devam eder Laser ışını dalgasının dalga boyu aynalar arasındaki uzaklık ile uyumludur Aynı frekansta yani, benzer dalga boyunda yapılan foton üretimine uyarılmış dağılma işlemi denir Milyonlarca atom için bu operasyon yapılırsa aynı yöne içten milyonlarca foton paralel ışınlar halinde bir noktadan yayılır Bu ışınlar aynı fazda, aynı frekansta, aynı yönde olduklarından hemen hemen birbirine emrindeki yandan* yapışıktır Paralel aynalar aralarında şiddeti bu şekilde çığ gibi çoğalan ışınlar, ışık frekansına benzer bir frekansta, darbeler halinde oldukça aydınlık ışık huzmesi olarak yayılır Laser ışınındaki enerjisinin büyümesinin esası işte bu milyonlarca ufak enerji kaynaklarının çok kuytu bir hüzme halinde benzer yönde ham yanyana ayrıca de ard arda birleşmesi neticesidir Laserin çalışması için enerji seviyesi düşen atomlarda daha fazla sayıdaki atomların uyarılacak enerji seviyelerine yükseltilmesi gerekir Bu şart ise adi olarak atomların enerji seviyesi dağılımının tersidir Bu sebepten laserin çalışması için gerekli durum tersine çevrilmiş dağılım olarak isimlendirilir Tersine çevrilmiş dağılımı ortaya dışlamak için pompalama işlemi kullanılır Optik pompalama ise, yüksek frekanslı
yoğun ışınların neşriyle yapılabilir Sözde iletkenli laserlerde pompalama elektrik akımı yardımı ile gerçekleştirilir ve operasyon elektriksel pompalama olarak isimlendirilir Gaz laserlerinde ise pompalama işlemi elektronatom ya da atomatom çarpıştırılmasıyla ortaya çıkarılır ve çarpışma pompalaması olarak bilinir Kimyasal pompalama işleminde ise kimyasal laserlerde kimyasal reaksiyonlarla atom ve moleküller uyarılır Gazdevingen laserlerde de pompalama ses hızı üstü gaz genişlemesi yoluyla gerçekleştirilir ve gaz genişleme pompalaması olarak isimlendirilir
Laserin önemi uygulamasının yaygın olmasında ve onun daha da genişlemesinin beklenmesinde yatmaktadır Bilhassa uygulamanın genişliği, ışınların frekansların hassas bir şekilde kontrolünden, yayılan ışının bölüştürme düzeninden ya da ışınların olağanüstü yoğunluğundan kaynaklanmaktadır Laser dolayısıyla, holografide, opektraskopide çok önemli gelişmeler ortaya çıkmıştır Bunlar aracılığıyla laser diğer bilimsel ve teknolojik alanlarda da etkisini göstermektedir
Laserin Alıştırma Prensibi
Optik bakımdan şeffaf, bir ucunda bütün sırlı ve yansıtıcı, diğer ucunda yarı sırlı kısmen yansıtıcı iki ayna yer alan bir tüp alınır Buna gaz, değişken ve katı bir madde doldurulur Dışarıdan ışık verme, elektrik akımı aşmak suretiyle veya kimyasal bir yolla elde edilen enerji, ortamdaki atomlara ulaşır Bunların bazıları bu enerjiyi emerler Artı enerji, atomları şüpheli ülkü getirir Kendisine bir foton çarpan, uyarılmış ve belirsiz atom, pozitif enerjiyi foton neşrederek verir Fotonlar, aynı şekilde diğer fotonların neşrini sağlar Uçlara ulaşan fotonlar, aynalardan yansıyarak geri dönerler ve durum devam eder Ikaz Etme ve tahriklerde ortamdaki fotonlar artar Atomların hemen hemen hepsi, foton yaymaya başlayınca kuvvetlenen ışık, güya sırlı uçtan dışarı çıkar Bu, laser ışınıdır Laser dalgalarını, uygun adım giden benzer üniforma ve şekle sahip askerlere, bayağı ışığı ise gayesizce karakteri bozuk bir orduya benzetmişlerdir Normal ışıkta dalgalar, birbirini zayıflatıcı karakterde olmasına karşın, laserde birbirini kuvvetlendirici olurlar Laser ışınları yüksek frekanslı olduklarından güneş ışını özelliklerine sahiptir Oysa laser ışınları tek frekanslı olduğu için kayıpları azdır Hem laser ışınları aynı fazda yapılan ışık dalgaları olduğu için şiddeti büyük olur Bu yüzden laser ışınlarının şiddeti güneş ışınlarının şiddetinin bir milyon katıdır
Elektromanyetik dalga paketçiği de denen foton, güneş ışığı füzyon reaksiyonuyla meydana gelip, bu şekilde yayılan foton enerjisidir Laser ışında foton yayılmasından ibarettir Laserde foton üretimini anlayabilmek için atomların öbür seviyelerinde ne gibi hadiseler olduğunu kavramak gerekir Bir atomun uyarılmış durumda bulunduğu kısa vakit aralığında üstüne kesin bir dalga boyunda foton düşürülürse, atom aynı fazda foton yayar Bu işlem peş peşe tekrarlanırsa, tamamen benzer fazda bir ışın demeti elde edilir en düşük enerji seviyesinde bulunan bir atoma dıştan bir foton verilirse, atom enerjisi kazanarak E1 enerji seviyesinden E2 enerji seviyesine uyarılmış olur Bu atom kendi halinde bırakılırsa, uyarılmış bulunduğu E2 enerjisinden bir foton vererek her yerde E1 enerji seviyesine döner Uyarılarak enerji seviyesi E1 ’den E2 ’ye yükseltilen atom enerjisini geriye foton olarak yaymaya başlarken bir foton daha çarptırılırsa atomu birbiri ile aynı özellikte iki foton terk eder* Bu şekilde atom kat kat enerji seviyelerine çıkarılırsa bu seviyelerden düşerken de katlar halinde foton ürer Bu işlem iki paralel ayna aralarında benzer fazda olan fotonların toplanması şeklinde devam eder Laser ışını dalgasının dalga boyu aynalar arasındaki uzaklık ile uyumludur Aynı frekansta yani, benzer dalga boyunda yapılan foton üretimine uyarılmış dağılma işlemi denir Milyonlarca atom için bu operasyon yapılırsa aynı yöne içten milyonlarca foton paralel ışınlar halinde bir noktadan yayılır Bu ışınlar aynı fazda, aynı frekansta, aynı yönde olduklarından hemen hemen birbirine emrindeki yandan* yapışıktır Paralel aynalar aralarında şiddeti bu şekilde çığ gibi çoğalan ışınlar, ışık frekansına benzer bir frekansta, darbeler halinde oldukça aydınlık ışık huzmesi olarak yayılır Laser ışınındaki enerjisinin büyümesinin esası işte bu milyonlarca ufak enerji kaynaklarının çok kuytu bir hüzme halinde benzer yönde ham yanyana ayrıca de ard arda birleşmesi neticesidir Laserin çalışması için enerji seviyesi düşen atomlarda daha fazla sayıdaki atomların uyarılacak enerji seviyelerine yükseltilmesi gerekir Bu şart ise adi olarak atomların enerji seviyesi dağılımının tersidir Bu sebepten laserin çalışması için gerekli durum tersine çevrilmiş dağılım olarak isimlendirilir Tersine çevrilmiş dağılımı ortaya dışlamak için pompalama işlemi kullanılır Optik pompalama ise, yüksek frekanslı
yoğun ışınların neşriyle yapılabilir Sözde iletkenli laserlerde pompalama elektrik akımı yardımı ile gerçekleştirilir ve operasyon elektriksel pompalama olarak isimlendirilir Gaz laserlerinde ise pompalama işlemi elektronatom ya da atomatom çarpıştırılmasıyla ortaya çıkarılır ve çarpışma pompalaması olarak bilinir Kimyasal pompalama işleminde ise kimyasal laserlerde kimyasal reaksiyonlarla atom ve moleküller uyarılır Gazdevingen laserlerde de pompalama ses hızı üstü gaz genişlemesi yoluyla gerçekleştirilir ve gaz genişleme pompalaması olarak isimlendirilir