लेझर किरणांचा शोध कोणी लावला ?

वर्तमान काळात अनेक विविध प्रकारचे तंत्रज्ञान अस्तित्वात आहेत आणि बऱ्याच तंत्रज्ञानावर आजही प्रयोग आणि शोध सुरुच आहेत. तंत्रज्ञानाचा शोध हा साधारणतः ठराविक क्षेत्राला अग्रेसर बनविण्यासाठी अथवा त्यात क्रांती घडवून आणण्याच्या हेतूने केला जातो. सध्या एक असेही तंत्रज्ञान अस्तित्वात आहे, जे एक-दोन नव्हे तर, जवळ-जवळ प्रत्येक क्षेत्रात महत्वाची भूमिका बजावत आहे. या तंत्रज्ञानाला आपण लेझर तंत्रज्ञान म्हणून ओळखतो.

लेझर तंत्रज्ञानावर आधारित आपण अनेक यंत्र दैनंदिन जीवनात वापरत असतो. हे यंत्र नेमके कोणते आणि लेझर तंत्रज्ञानाची नेमकी संकल्पना काय आहे, अशा विविध प्रकारच्या माहितीचा आढावा आपण या लेखात घेणार आहोत,


लेझर म्हणजे काय ?

लेझर हे एक प्रकारचे यंत्र आहे, जे इलेकट्रोमॅग्नेटीक रेडिएशनच्या उत्सर्जन प्रक्रियेवर आधारित, भिंग प्रवर्धन प्रक्रियेचा उपयोग करून प्रकाश निर्मित करते, लेझरद्वारे निर्मित या प्रकाशालाच लेझर लाईट अथवा लेझर किरण असे म्हटले जाते.

निसर्गातील अथवा इतर प्रकाश स्रोतांपेक्षा लेझर हे अगदी भिन्न असते, कारण लेजर किरण अथवा प्रकाशात एक सुसंगतता पाहायला मिळते. लेजर कटिंग आणि लोथोग्राफी या गुणधर्मांमुळे आपण लेजर प्रकाशाला ठराविक ठिकाणी केंद्रित करू शकतो, जे लेझर प्रकाशाचे  वैशिष्टय आहे.

या व्यतिरिक्त लेझरच्या लेझर पॉईंटर आणि लीडरमुळे लेझरचा प्रकाश दूर अंतरापर्यंत प्रवास करू शकतो.

ऑप्टिकल डिस्क ड्राइव्ह, बारकोड स्कॅनर यंत्र, सेमीकंडक्टर चिप निर्मितीसाठी, लहान-लहान लेझर ऑपरेशन मध्ये, त्वचा उपचारांमध्ये, अवकाशात कलाकृती दर्शविण्यासाठी अशा विविध कामांसाठी लेझरचा उपयोग केला जातो.


लेझर चे प्रकार

लेझरच्या चार विविध प्रकारांचा आढावा आपण खालील प्रमाणे घेणार आहोत,

1. अर्धसंवाहक लेझर

अर्धसंवाहक लेजरला “डायोड (Diode) लेझर” या नावाने देखील ओळखले जाते. अर्धसंवाहक लेझरमध्ये PN जंक्शनचा उपयोग केला जातो. PN जंक्शन मधील P म्हणजे सकारात्मक (Positive) ऊर्जा आणि N म्हणजे नकारात्मक (Negative) ऊर्जा होय.

अर्धसंवाहक लेझरमध्ये PN जंक्शन सामग्रीचा उपयोग सर्वात आतील स्तरावर होत असल्यामुळे, त्याचे स्वतः उत्सर्जन होत असते. अर्धसंवाहक लेझरच्या आतील स्तराला पोलिश केले जाते, ज्यामुळे फोटॉनची संख्या वाढते आणि विद्युत ऊर्जेचे रूपांतर प्रकाशामध्ये होते.

अर्धसंवाहक लेझरचा उपयोग साधारणतः  बारकोड रीड करण्यासाठी, प्रिंटरमध्ये, स्कॅनरमध्ये अशा विविध यंत्रांमध्ये केला जातो.

2. घन स्वरूपातील लेझर

घन स्वरूपातील लेझर हे साधारणतः असे यंत्र असते, जे विद्युत ऊर्जेचे माध्यम म्हणून घन पदार्थांचा उपयोग करतात. जसे की भिंग किंवा स्फटिक. जगातील पहिले घन स्वरूपातील लेझर हे “रुबी लेझर” होते, जे आजही काही प्रयोगांमध्ये वापरले जाते. रुबी लेझरमध्ये रुबी नामक रत्नाचा, एक माध्यम म्हणून उपयोग केला जातो.

घन स्वरूपी लेझरमध्ये प्रकाश ऊर्जेचा उपयोग हा पंपिंग स्रोत म्हणून केला जातो, तसेच यामध्ये प्रकाश ऊर्जेसाठी कंदील, फ्लॅश लॅम्प, अर्धसंवाहक लेझर यांचा उपयोग केला जातो.

घन स्वरूपी लेझरचा उपयोग अनेक ऍडव्हान्स वैद्यकीय उपकरणे, RGB प्रकाश निर्मितीसाठी, प्रोजेक्टर मध्ये, डोळ्यांचे ऑपरेशन करण्यासाठी अशा विविध ठिकाणी केला जातो.

3. गॅस लेझर

गॅस लेझर हे एक अशा प्रकारचे लेझर यंत्र आहे, जे लेझर किरणांची निर्मिती करण्यासाठी, उपकरणात गॅस चा उपयोग विद्युत ऊर्जा प्रवाह हस्तांतरित करण्यासाठी केला जातो.

गॅस लेझरमध्ये वायू स्वरूपात हेलियम, निऑन, हायड्रोजन, नायट्रोजन, अशा विविध गॅसचा उपयोग केला जाऊ शकतो. गॅस लेझरचा उपयोग कोणत्या कामासाठी केला जाईल, हे पूर्णतः लेझरमध्ये कोणत्या गॅसचा उपयोग केला जात आहे, या वर अवलंबून असते.

जसे कि जर लेझर गॅसमध्ये कार्बन डायॉक्साईडचा उपयोग केला जात असेल, तर त्याचा उपयोग इंडस्ट्री क्षेत्रात कटिंग आणि वेल्डिंगसाठी केला जातो, आणि जर हेलियम – निऑन गॅसचा उपयोग लेझरमध्ये होत असेल, तर अशा लेझर गॅसचा वापर भौतिकशास्त्र प्रयोग शाळांमध्ये केला जातो.

4. द्रव लेझर

या प्रकारच्या लेझरमध्ये, विद्युत ऊर्जेचे वहन करण्यासाठी द्रव स्वरूपी पदार्थाचा उपयोग एक माध्यम म्हणून केला जातो. डाय-लेझर हे द्रव लेझर चे एक उत्तम असे उदाहरण आहे. यामध्ये डाय या द्रव मिश्रणाचा उपयोग विद्युत ऊर्जेचे वहन करण्यासाठी केला जातो.

रक्तवाहिन्यांचे विकार बरे करण्यासाठी, मुतखड्यावर उपचार अशा विविध कामांमध्ये द्रव लेझर उपयोगात आणले जाते.


लेझर कसे कार्य करते ?

सर्व प्रथम लेझर यंत्राला विद्युत ऊर्जेचा पुरवठा केला जातो. ही विद्युत ऊर्जा लेझरमधील रुबी रत्नाच्या इलेकट्रोन्सला (electrons) उत्तेजित करते. उत्तेजित झालेले इलेकट्रोन्स हे कालांतराने पुन्हा त्यांच्या पुनर्स्थितीत येऊ लागतात. या प्रक्रियेमुळे फोटॉन उत्सर्जित होतात.

उत्सर्जित झालेले फोटॉन यंत्रामधील भिंगांना आदळतात, ज्यामुळे स्थिर झालेले इलेकट्रोन्स त्यांच्या मूळ स्थितीतुन, अस्थिर होतात. ही प्रक्रिया सतत चालू राहिल्यामुळे उत्सर्जित फोटॉनची संख्या वाढू लागते.

यंत्रात साधारणतः दोन भिंगांचा उपयोग केलेला असतो, ज्यातील एक भिंग हे लहान तर एक मोठे असते. फोटॉन या दोन भिंगांमध्ये अगदी वेगाने प्रवास करतात व एक भिंग लहान असल्यामुळे ते भिंगातून बाहेर पडू लागतात. कालांतराने भिंगातून बाहेर पडलेले फोटॉन एक शक्तिशाली किरणांमध्ये परावर्तित होतात आणि अशा प्रकारे लेझर लाईट अथवा लेझर किरणांची निर्मिती होते.


उपयोग

लेझरचा उपयोग हा विविध क्षेत्रात विविध प्रकारे होत असतो, इथे आपण कोणत्या क्षेत्रात लेझरचा कसा उपयोग होतो, हे जाणून घेणार आहोत,

  • वैद्यकीय क्षेत्रात
  • लेझर तंत्रज्ञानावर आधारित रक्तहीन ऑपेरेशन करण्यासाठी.
  • शरीरातील मुतखडा नष्ट करण्यासाठी.
  • कॅन्सर संबंधित उपचारांमध्ये.
  • डोळयांच्या भिंगांची वक्रता सुधारण्यासाठी.
  • फुफुस आणि यकृत संबंधित उपचारांमध्ये.
  • शरीरातील सुष्मजीव आणि पेशींचा अभ्यास करण्यासाठी.
  • प्लास्मा तयार करण्यासाठी.
  • संप्रेक्षण क्षेत्र
  • दूर अंतरावर डेटा ट्रान्सफर करण्यासाठी.
  • पाण्याच्या आत म्हणजेच समुद्र आणि नद्यांमधून संप्रेषणाचे जाळे तयार करण्यासाठी.
  • अंतराळातील संप्रेषण जाळे तयार करण्यासाठी, रडार आणि उपग्रहांमध्ये लेझरचा उपयोग केला जातो.
  • व्यावसायिक क्षेत्र
  • काच कट करण्यासाठी.
  • इलेक्ट्रॉनिक व्यवसायांमध्ये इंटिग्रेटेड सर्किट संबंधित घटक छाटण्यासाठी.
  • ऑटो मोटिव्ह क्षेत्रात “Heat Treatment” देण्यासाठी.
  • दैनंदिन जीवनात वापरल्या जाणाऱ्या बारकोड मधील डेटा वाचण्यासाठी.
  • मायक्रोप्रोसेसर आणि छापील सर्किट तयार करण्यासाठी.
  • वेल्डिंग करण्यासाठी.
  • विज्ञान आणि तंत्रज्ञान क्षेत्र
  • सुष्म कणांच्या गतीचा अभ्यास कारण्यासाठी.
  • प्रकाशा संबंधित विविध घटकांचा अभ्यास करण्यासाठी.
  • ठराविक पदार्थातील अणूंचा आढावा घेण्यासाठी.
  • संगणकामध्ये वापरली जाणारी कॉम्पॅक्ट डिस्क (CD) मधून डेटा पुन्हा प्राप्त करण्यासाठी.
  • मोठ्या प्रमाणात डेटा साठविण्यासाठी.
  • पर्यावरणातील प्रदूषक वायू आणि इतर घटक जाणून घेण्यासाठी.
  • संगणकीय प्रिंटरमध्ये.
  • अंतराळात लेन्सचा वापर न करता 3D फोटो काढण्यासाठी.

महत्व

जवळील अथवा दूर वरील अंतराचे अचूक मोजमाप करण्यासाठी लेझरयंत्र उपयोगी पडते. अनेक क्षेत्रातील काही उत्पादक घटकांचा मुख्य भागच लेझर आहे, ज्यामुळे लेझर तंत्रज्ञानामुळे अनेक उद्योग टिकून आहेत असे म्हणण्यात काहीही हरकत नाही.

वैद्यकीय क्षेत्रात देखील कॅन्सर, मुतखडा सारख्या अनेक मोठ्या आजारांवर उपचार करण्यासाठी लेझर एक महत्वाचा घटक आहे.

नवनवीन सुष्म घटकांचे निरीक्षण आणि अभ्यास करण्यासाठी देखील अधिकतर लेझरचाच उपयोग आपल्याला दिसून येतो. वर्तमान काळात लेझर तंत्रज्ञाचा उपयोग विविध क्षेत्रात केला जात असल्यामुळे, याला एक विशेष असे महत्व प्राप्त झाले आहे.


लेझर किरणांचा शोध कोणी लावला ?

थिओडोर मैमन यांनी १६ मे १९६० मध्ये प्रथम लेझरचा किरणांचा शोध लावला होता. थिओडोर यांनी बनविलेल्या लेझरमध्ये एक रुबी रॉड, फ्लॅश लॅम, सिल्वर पेपर इत्यादी साहित्यांचा उपयोग केला गेला होता.

लेझर किरणांचा शोध थिओडोर यांनी कॅलिफोर्निया येथील एक प्रयोगशाळेत लावला होता. थिओडोर यांच्या आधीच लेझर किरणांची संकल्पना ही जगप्रसिद्ध शास्त्रज्ञ अल्बर्ट आईन्स्टाईन यांनी १९१७ मध्ये मांडली होती, पंरतु १९१७ मध्ये मांडलेली ही संकल्पना केवळ लिखित स्वरूपात होती, यावर कोणत्याही प्रकारचे प्रयोग केले गेले नव्हते.

थिओडोर मैमन हे मुळात एक भौतिकशास्त्रज्ञ आणि इलेक्ट्रिक इंजिनिअर होते. लेझर चे संशोधक अशी मुख्य ओळख थिओडोर मैमन यांची आहे.

लेझरच्या शोधासाठी त्यांना १९८७ मध्ये जपान पुरस्कार, १९८३ मध्ये वोल्फ प्राईस इन फिसिक्स, १९६६ मध्ये मॅटर प्राईज अशा विविध पुरस्कारांसहित पुरस्कृत करण्यात आले आहे.


FAQ

1. लेझर संकल्पना प्रथम कोणाद्वारे मांडली गेली ?

उत्तर : लेझरची प्रथम संकल्पना ही १९१७ मध्ये अल्बर्ट आईन्स्टाईन यांच्याद्वारे मांडली गेली.

2. लेझर किरणांचा शोध कोणत्या वर्षी लागला ?

उत्तर : १९६० साली लेझर किरणांचा शोध लागला.

3. लेझर किरण किती वॅटची असते ?

उत्तर : एक साधारण लेझर किरण ही ०.००५ वॅट इतक्या पॉवरची असू शकते.

4. लेझर किरणांची ऊर्जा ही जास्तीत जास्त किती क्षमतेची असू शकते ?

उत्तर : जपान मधील ओसाका नामक विद्यापीठात, एका प्रयोगा दरम्यान सर्वाधिक पॉवरची म्हणजेच २ लाख करोड वॅट इतक्या पॉवरची लेझर किरण तयार केली गेली होती.

5. लेझर किरण किती अंतरापर्यंत प्रवास करू शकते ?

उत्तर : एका सामान्य बल्बच्या तुलनेत लेझर लाईट १०० पट लांब अंतरापर्यंत प्रवास करू शकतात.

अधिक लेख –

1. अमोनियाचा शोध कोणी लावला ?

2. मायक्रोचीप चा शोध कधी लागला ?

3. पावरलूम चा शोध कोणी लावला ?

4. बल्बचा शोध कोणी लावला ?

Leave a Comment