LASER Işınları: Elde Edilişi ve Kullanım Alanları

Konu Özeti

LASER, uyarılmış ışıma ilkesiyle çalışan ve tek renkli, eş fazlı, yönlü ve yüksek şiddetli ışık demeti üreten bir kaynaktır. Bir LASER düzeneği ortam, enerji kaynağı ve iki aynadan oluşan rezonans boşluğu olmak üzere üç temel kısımdan meydana gelir. Bu konuda LASER ışığının nasıl elde edildiğini ve tıp, endüstri, haberleşme, bilim ve günlük hayattaki kullanım alanlarını öğreneceksin. Lamba ışığı ile LASER ışığını karşılaştırmak AYT'de sık sorulan bir beceridir.

Temel Kavramlar

LASER, İngilizce 'Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation' ifadesinin kısaltmasıdır ve 'uyarılmış ışıma ile ışığın şiddetlendirilmesi' anlamına gelir. Işık, atomların uyarılmasıyla ve uyarılmış ışıma yoluyla çoğaltılır.

• Tek renklidir (monokromatik): tek dalga boyuna ve frekansa sahiptir.
• Eş fazlıdır (koherent): ışınlar aynı fazdadır ve aynı yöne gider.
• Çok az dağılır (yönlüdür): dar bir demet halinde uzun mesafelere ulaşır.
• Şiddeti ve enerji yoğunluğu yüksektir; küçük bir noktaya odaklanabilir.
• Sıradan lamba ışığı çok renklidir, faz uyumsuzdur ve her yöne yayılır.

Bir LASER düzeneği üç kısımdan oluşur: ortam (katı, sıvı veya gaz; örneğin He-Ne gazı, yakut kristali, yarı iletken), ortamı uyaran enerji kaynağı ve iki ayna arasındaki boşluk.

• 1. Uyarma (pompalama): dışarıdan verilen enerjiyle atomların elektronları üst enerji düzeylerine çıkarılır.
• 2. Tersine işgal: üst düzeyde kalan atom sayısı alt düzeydekinden fazla olmalıdır.
• 3. Uyarılmış ışıma: üst düzeydeki atoma düzeyler arası enerji farkına eşit enerjili bir foton çarparsa atom alt düzeye iner ve ilk fotonla aynı frekans, faz ve yönde ikinci bir foton yayar.
• 4. Çoğalma: bir foton iki, iki foton dört olur; ışık zincirleme şekilde şiddetlenir.
• 5. Aynalar: tam yansıtıcı ayna ve yarı geçirgen aynanın arasında gidip gelen fotonlar ortamdan tekrar geçer; yarı geçirgen aynadan çıkan demet LASER ışınıdır.

Foton enerjisi: E = h·f = E_üst − E_alt

Dalga boyu cinsinden: E (eV) ≈ 1240 / λ (nm)