Fizik / Astrofizik Tüm Yazılar

Uyarılmış Işık: Lazer Ve Maser

lazer-7117
Hazırlayan: Umut Aktepe
Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

1953 yılında Berkeley’deki California Üniversitesi’nden Prof. Charles Townes ve çalışma arkadaşları, ilk eş evreli mikrodalga ışınımı ürettiler. Bu ışınıma “maser” adı verildi.

Profesör, Rus fizikçiler Nikolai Basov ve Aleksandr Prokhorov ile birlikte 1964 yılında Nobel Ödülü’nü kazandı. Çok geçmeden, sonuçları görülebilir ışığı kapsayacak şekilde genişletilerek lazerin doğmasına yol açtı.

ilk-laser-8186711

Herbert J. Zeiger (solda) ve yüksek lisans öğrencisi James P. Gordon, icad ettikleri ilk lazerin başında gururla poz veriyor…

Lazerlerde lazer ışını çıkartacak özel bir gaz, kristal veya diyot gibi özel bir ortamla işe başlarsınız. Sonra bu ortama dışarıdan elektrik, radyo dalgaları, ışık veya kimyasal tepkime şeklinde enerji pompalarsınız. Bu ani enerji akışı ortamdaki atomları öyle şekilde harekete geçirir ki, elektronlar enerjiyi yutar ve sonra üst düzeye, yani daha dıştaki elektron kabuklarına sıçrarlar.

Uyarılmış, harekete hazır olan bu ortam, kararsız durumdadır. Ortamın içinden bir ışık demeti geçirilecek olursa fotonlar her atoma çarpacak, onun birdenbire daha alt düzeye sönümlenmesine ve bu işlem sırasında daha fazla foton yaymasına neden olacaktır. Bu da daha fazla elektronun foton bırakmasına ve sonucunda çok sayıda atomun çökmesi nedeniyle trilyon kere trilyonlarca fotonun ışık demeti içine birdenbire bırakılmasına yol açacaktır. Burada önemli olan şey, bu foton çığı meydana geldiği sırada bazı maddelerde bütün fotonların aynı anda titreşmesi, yani eş evreli olmasıdır.

domino-88176661

Şu ana kadar anlattıklarımızı bir örneğe dökecek olursak şunu söyleyebiliriz: Gözünüzün önüne bir çizgi üzerine dizilmiş domino taşlarını getirin. Domino taşları en düşük enerji durumundayken yatar vaziyettedir. Yüksek enerjili, harekete hazır durumdaki dominolar, ortamdaki harekete hazır atomlara benzer şekilde, düşey olarak ayağa kalkarlar. Bir domino taşını itecek olursanız, bütün bu enerjinin tıpkı bir lazer ışınında olduğu gibi birdenbire çökmesini tetikleyebilirsiniz.

Her madde değil, yalnızca bazı maddeler “laze” işlemi yapar, yani bir foton harekete hazır (kararsız) bir atoma çarptığı zaman orijinal fotonla eş evreli olan bir fotonun yayılması, sadece özel bazı maddelerde meydana gelir. Bu eş evreliliğin bir sonucu olarak, bu foton akımı içerisindeki bütün fotonlar aynı şekilde titreşerek kurşun kalem kalınlığında bir lazer ışını yaratır. Yaygın inanışın aksine, lazer sonsuza kadar kurşun kalem kalınlığında kalmaz. Örneğin Ay’a gönderilen bir lazer ışını, yavaş yavaş genişleyerek Ay yüzeyinde birkaç kilometre çapında bir nokta oluşturur.

lazer

Basit bir gaz lazeri, içi helyum ve neon gazı dolu bir borudan meydana gelir. Borunun içine elektrik verildiği zaman, atomlar enerji ile yüklenir. Sonra, enerjinin tamamı birdenbire serbest bırakılacak olursa, eş evreli bir ışık demeti üretilir. Işık demet, her biri bir uca yerleştirilmiş iki ayna arasında birbirine yansıtılarak güçlendirilir. Aynalardan biri tamamen opaktır, fakat diğeri yarı saydamdır ve her geçişte az miktarda ışığın sızmasına izin vererek bir uçtan çıkan ışığı meydana getirir.

Günümüzde lazerler bakkaldaki ve alışveriş mağazalarındaki kasalardan interneti taşıyan fiber optik kablolara, lazer yazıcılar ve CD çalarlardan modern bilgisayarlara kadar her yerde karşımıza çıkmaktadır. Göz ameliyatlarında, dövmelerin çıkartılmasında ve hatta kozmetik salonlarında epilasyon için dahi kullanılmaktadır.

Umut Aktepe

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum

Yazar Hakkında

Umut Aktepe