లేజర్‌ ధర్మాలు - రకాలు, అనువర్తనాలు

వైద్యానికైనా.. విధ్వంసానికైనా..!

 

కంటి రెటీనాను నేర్పుగా అతికించడానికి, శత్రువుల క్షిపణులను రెప్పపాటులో కూల్చడానికి ఒకే రకమైన కాంతిని వినియోగిస్తారంటే విచిత్రం అనిపిస్తుంది. అదే కృత్రిమ కిరణంతో కఠినమైన వజ్రాన్ని కోసేయవచ్చు. క్లిష్టమైన శస్త్రచికిత్సలను సులభంగా చేసేయవచ్చు. కంప్యూటర్స్, కమ్యూనికేషన్స్, రక్షణ, రసాయన శాస్త్రాలు మొదలు దాదాపు అన్ని రంగాల్లో కీలకంగా మారిన ఆ అద్భుత కాంతి కిరణాల వెనుక ఉన్న భౌతికశాస్త్ర విశేషాలను, వాటి అనువర్తనాలను పోటీ పరీక్షార్థులు తెలుసుకోవాలి. 

 

లేజర్‌ అనేది ఒక కృత్రిమ కాంతి. లేజర్‌ (LASER) పూర్తి పేరు ‘కాంతి ఉత్తేజిత ఉద్గారం వల్ల కాంతి వర్ధకం’’ (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). లేజర్‌ కాంతిని సాధారణ కాంతితో పోల్చినప్పుడు కొన్ని ప్రత్యేకమైన ధర్మాలు ఉంటాయి. అవి.

1) సంబద్ధత (Coherence): ఒకే దశ, పౌనఃపున్యం ఉండే కాంతిని సంబద్ధ కాంతి అంటారు. ఈ ధర్మాన్ని సంబద్ధత అంటారు. లేజర్‌ కాంతి ఒక సంబద్ధ కాంతి. సాధారణ కాంతి ఒక అసంబద్ధ కాంతి.

2) ఏకవర్ణయుత (Monochromacity): ఒకే ఒక రంగు అంటే ఒకే ఒక తరంగదైర్ఘ్యం ఉండే కాంతిని ఏకవర్ణ కాంతి అంటారు. ఈ ధర్మాన్ని ఏకవర్ణయుత అంటారు. లేజర్‌ కాంతి ఒక ఏకవర్ణ కాంతి. సాధారణ కాంతి (తెల్లని కాంతి లేదా ఇతర సాధారణ రంగులు)లో వివిధ రకాల తరంగదైర్ఘ్యాలుంటాయి.

3) దిశనియుత (Directionality): జనకం నుంచి ఉత్పత్తి అయ్యి అన్ని దిశల్లో విస్తరించకుండా, ఒకే ఒక దిశలో ఎంత దూరమైనా ప్రయాణించగలిగే కాంతి ధర్మాన్ని దిశనియుత అంటారు. లేజర్‌ కాంతికి ఈ ధర్మం ఉంటుంది. కానీ సాధారణ కాంతి ప్రయాణించే కొద్దీ విస్తరించే ప్రదేశం కూడా పెరుగుతుంది.

4) అధిక తీవ్రత (High Intensity): లేజర్‌ కాంతికి ఉన్న దిశనియుత ధర్మం వల్ల నిర్దేశిత బిందువు వద్ద అధిక శక్తిని కేంద్రీకృతం చేయవచ్చు. ఈ ధర్మాన్ని అధిక తీవ్రత అంటారు. సాధారణ కాంతితో ఒక బిందువు వద్ద అధిక శక్తిని కేంద్రీకృతం చేయలేం.

 

మూడు రకాలు

లేజర్‌ పనిచేసే సూత్రాన్ని మొదటిసారిగా 1917లో ఐన్‌స్టీన్‌ ప్రతిపాదించాడు. కానీ దీన్ని 1954లో సి.హెచ్‌.టౌన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రయోగాత్మకంగా నిరూపించాడు. 1960లో టి.హెచ్‌.మయిమన్‌ (T.H.Maiman) అనే శాస్త్రవేత్త లేజర్‌ పరికరాన్ని మొదటిసారిగా రూపొందించాడు. లేజర్‌లో పనిచేసే క్రియాశీలక పదార్థం భౌతిక స్థితిని ఆధారంగా చేసుకొని వాటిని మూడు రకాలుగా విభజించవచ్చు. అవి 

1. వాయుస్థితి లేజర్‌లు: ఈ రకమైన లేజర్‌లలో క్రియాశీలక పదార్థం వాయుస్థితిలో ఉంటుంది.మొదటి వాయుస్థితి లేజర్‌ను 1962లో ఎ.జవాన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త రూపొందించాడు.ఉదా: హీలియం - నియాన్‌ లేజర్, కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ లేజర్, ఆర్గాన్‌ లేజర్, క్రిప్టాన్‌ లేజర్‌ మొదలైనవి.

2. ద్రవస్థితి లేజర్‌లు: ఈ రకమైన లేజర్‌లలో క్రియాశీల పదార్థం ద్రవస్థితిలో ఉంటుంది.  ఉదా: డై లేజర్‌లు. వీటిలో సాధారణంగా హైడ్రోకార్బన్‌ ద్రావణాలను క్రియాశీలక పదార్థంగా ఉపయోగిస్తారు. మొదటిసారిగా డై లేజర్‌ను కనుక్కున్న శాస్త్రవేత్తలు పి.పి.సొరొకిన్, పి.స్కాఫర్‌ (1966).

3. ఘనస్థితి లేజర్‌: ఈ రకమైన లేజర్‌లలో క్రియాశీలక పదార్థం ఘనరూపంలో ఉంటుంది. ఉదా: రూబి లేజర్, సెమీ కండెక్టర్‌ లేజర్‌లు.మొదటి ఘనస్థితి లేజర్‌ (రూబి లేజర్‌)ని 1960లో టి.హెచ్‌.మయిమన్‌ కనుక్కున్నారు.

అనువర్తనాలు

లేజర్‌ కాంతికి ఉన్న ప్రత్యేక ధర్మాల వల్ల నిత్యజీవితంలో వివిధ రంగాల్లో అనేక  రకాలుగా వాటిని వినియోగిస్తున్నారు.

 పరిశ్రమ: * వజ్రం లాంటి కఠిన పదార్థాలను కోసేందుకు.

* లోహ వస్తువుల్లోని లోపాలు గుర్తించేందుకు.

* లోహ వస్తువులకు రంధ్రాలు చేసేందుకు.

 వాణిజ్యం: * వివిధ రకాల వస్తువులపై ఉండే బార్‌కోడ్‌లను చదివేందుకు.

* థర్మామీటర్‌లుగా, లేజర్‌ పాయింటర్‌లు, లేజర్‌ ప్రింటర్లలో ఈ కాంతిని ఉపయోగిస్తారు.

 కమ్యూనికేషన్స్‌: * దృశ్యతంతు కమ్యూనికేషన్‌లో ఆడియో సంకేతాల ప్రసారం కోసం.

* కృత్రిమ ఉపగ్రహాల ఎత్తు, వాటి స్థానాలను కనుక్కోవడానికి

* నీటిలో పనిచేసే కమ్యూనికేషన్‌ వ్యవస్థల్లో

* భూమికి, చంద్రుడికి మధ్య దూరాన్ని కొలిచేందుకు

* సూర్యుడి ఆత్మభ్రమణ దిశను తెలుసుకునేందుకు

* ఇతర గ్రహాల భ్రమణ, పరిభ్రమణ దిశలు తెలుసుకునేందుకు

కంప్యూటర్స్‌: * డీవీడీ, ఫ్లాపీ డిస్క్, మెమొరి కార్డుల్లో డేటా నిక్షిప్తం చేసేందుకు

* ఒక కంప్యూటర్‌లో ఉన్న డేటాను ఏకకాలంలో మరో కంప్యూటర్‌కి బదిలీ చేసేందుకు

వైద్యరంగం: * రెటీనాను అతికించేందుకు

* లేజర్‌ స్కానింగ్‌లలో

* మైక్రో సర్జరీల్లో

* ఎండోస్కోపీ, లాప్రోస్కోపీ పద్ధతుల్లో

 

రక్షణ రంగం: * శత్రు విమానాలను, ఖండాంతర్గత క్షిపణులను గాలిలో ఉన్నప్పుడే నాశనం చేసేందుకు వీటిని మరణ కిరణాలుగా ఉపయోగిస్తారు.

* శత్రు విమానాలు, క్షిపణుల మార్గాలను తెలుసుకునేందుకు.

* యుద్ధ ట్యాంకులు, శత్రు స్థావరాలను గుర్తించేందుకు

 

రసాయన శాస్త్రం: * అణువుల నిర్మాణాన్ని తెలుసుకోవడానికి

* పదార్థంలోని అణువులు లెక్కించేందుకు

* రసాయనిక బంధాలు తెలుసుకునేందుకు

 

ఇతర రంగాలు: * మేఘాల చిత్రాలు తీసేందుకు, పవనం కదలికలు తెలుసుకునేందుకు. వీటి ఆధారంగా వాతావరణ పరిస్థితులను అధ్యయనం చేసేందుకు.

* కటకాల సహాయం లేకుండా 3డీ చిత్రాలు తీసేందుకు

* లేజర్‌ షోలలో ఉపయోగిస్తారు.

మాదిరి ప్రశ్నలు

1. మొదటిసారిగా లేజర్‌ పనిచేసే సూత్రాన్ని ప్రతిపాదించినవారు?

1) సి.హెచ్‌.టౌన్‌           2) టి.హెచ్‌.మయిమన్‌        3) ఎ.జవాన్‌        4) ఐన్‌స్టీన్‌

2. కిందివాటిలో లేజర్‌ ధర్మం కానిది-

1) సంబద్ధత          2) అల్ప తీవ్రత        3) ఏకవర్ణయుత        4) దిశనియుత

3. మొదటి వాయుస్థితి లేజర్‌? 

1) కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌      2) ఆర్గాన్‌      3) హీలియం - నియాన్‌       4) క్రిప్టాన్‌  

4. కిందివారిలో రూబి లేజర్‌ను కనుక్కున్నవారు?

1) మయిమన్‌      2) జవాన్‌      3) న్యూటన్‌      4) వాట్‌

5. ఏ సంవత్సరంలో మొదటిసారిగా లేజర్‌ పనిచేసే సూత్రాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా నిరూపించారు? 

1) 1960       2) 1966      3)1917       4) 1954

6. వస్తువులపై బార్‌కోడ్‌లను చదివేందుకు ఉపయోగించే కిరణాలు?

1) రేడియో తరంగాలు       2) లేజర్‌      3) పరారుణ      4 అతి నీలోహిత

7. ఒకే ఒక తరంగదైర్ఘ్యం ఉండే కాంతి ధర్మాన్ని ఏమంటారు? 

1) ఏకవర్ణయుత       2) దిశనియుత      3) అధిక తీవ్రత     4) సంబద్ధత

8. గాలిలోనే శత్రు క్షిపణులను నాశనం చేసే కిరణాలు?

1) రేడియో       2) మైక్రో         3) పరారుణ         4) లేజర్‌

9. సాధారణ కాంతి లక్షణాలు?

1) అసంబద్ధత          2) అల్ప తీవ్రత       3) అదిశనియుత         4) పైవన్నీ

10. ఎండోస్కోపీ పద్ధతిలో ఉపయోగించే తరంగాలు

1) లేజర్‌      2) రేడియో      3) శ్రీ  కిరణాలు      4) గామా తరంగాలు

 

జవాబులు: 1-4,    2-2,    3-3,    4-1,    5-4,    6-2,    7-1,    8-4,    9-4,    10-1. 

రచయిత: వడ్డెబోయిన సురేష్‌