Properties and applications of laser beam लेसर किरणों के गुण और अनुप्रयोग
Properties and applications of laser beam
लेसर किरणों के गुण और अनुप्रयोग
Properties of laser beam
The laser beam has certain characteristic properties, which are not present in beams derived from other light sources. These properties are-
1- Laser beam is completely spatially coherent. All the waves will be exactly in phase with one another. An interference pattern can be obtained not only by getting two sources by a single laser source but also by using two separate laser beams from two separate sources.
2- Laser light is almost perfectly monochromatic.
3- Laser rays are almost perfectly parallel. Hence it is extremely narrow and can travel a very long distance without spreading. Therefore, It can be focused at an extremely sharp point.
4- The laser beam is extremely intense. Because of its high energy density and directional property, a laser beam can produce temperature of the order of ( 104 ) oC at a focussed point. So it can evaporate even the hardest metal also.
लेसर प्रकाश के गुण
लेसर प्रकाश के कुछ अभिलक्षणिक गुण होते हैं जो अन्य स्रोतों से प्राप्त प्रकाश में नहीं पाए जाते हैं. यह गुण है-
1- लेसर प्रकाश में पूर्ण स्थानिक कला सम्बद्धता होती है. सभी तरंगें एक दूसरे के साथ समान कला में होगी. अत: न केवल एक स्रोत से दो स्रोत बना कर अपितु दो भिन्न लेसर स्रोतों से प्राप्त लेसर किरणों से भी व्यतिकरण प्रतिरूप प्राप्त किया जा सकता है.
2- लेसर प्रकाश लगभग पूर्ण रूप से एकवर्णी होता है.
3- लेसर किरणें लगभग पूर्ण रूप से समान्तर होती है, अत: यह किरण बहुत संकरी होती है और बिना अपरिग्रह हुए बहुत लम्बी दूरी तय कर सकती है. अत: इसे बहुत तीक्ष्ण बिन्दु पर केन्द्रित किया जा सकता है.
4- लेसर प्रकाश बहुत तीव्र होता है, इसके उच्च ऊर्जा घनत्व और दिशात्मक गुण के कारण लेसर किरण ( 104 ) oC कोटि का तापमान उत्पन्न कर सकता है. अत: यह कठोर से कठोर धातु को भी वाष्पित कर सकता है.
Applications of laser beam
Being very narrow, intense, parallel, monochromatic and highly coherent, laser beams are finding increasing applications in various fields.
a- In technical and industrial field
The laser beam is used for cutting fabric on one hand and steel sheets on other hand
It is used to drill extremely fine holes in hard materials including teeth, diamonds.
Metal bars can be melted and welded together by laser beam.
While making the electronic circuits on semiconductor chips, the unwanted materials are removed by vaporising them using laser beams.
The surface of crankshafts of engine and it's cylinder walls are hardened by heat treatment using laser.
b- In the medical field
The laser beam is used for cornea grafting type micro surgery.
Laser beam helps to complete surgical operations in a short time.
It is helpful for treatment of kidney stone, cancer, tumour and in cutting and sealing of small blood vessels in brain operation.
c- During the war
Lasers are used to identify and destroy the enemy missiles during the war.
Now a days laser pistols, laser rifles, laser bombs are being made, which can be aimed at the enemy in the night also.
Lasers are being used to control the satellites and rockets in space.
It is being used in directional radio communication like fibre optic telephony.
d- Laser in science and research
Laser has been used to perform the Michelson Morley experiment, that is the foundation for Einstein's theory of relativity.
Laser torch is helpful to see the objects at large distance.
By using laser light, the temperature of plasma and density of electrons can be determined
It is used in atmospheric remote sensing.
It is used in a wide variety of interferometer techniques.
It is used in investigation of nonlinear optics phenomena.
Lidar that is light radar, is a laser based technology and has application in geology, seismology, remote sensing and atmospheric physics.
In astronomy, lasers are being used to create artificial laser guide stars.
It is indirectly being used in spectroscopy.
e- Laser is used in holography.
f- As laser beam is extremely parallel, hence it is used in measuring long distances, for example the distance between earth and moon.
g- Laser beams are being useful for detecting nuclear Blast and earthquakes, in vaporizing the solid fuel of rockets, in the study of the surface of distant planets and satellites.
h- It is used in laser printers, barcode scanner, laser pointers.
I- Scientific researches are able to show that laser systems may one day be able to induce rain and lightning storms using high energy lasers. Such success will be able to eradicate droughts and other weather issues in affected areas.
J- Laser light is useful for photochemistry i.e. the pulses of laser light are used to initiate and analyze the chemical reaction. These pulses of laser light are extremely brief pulses and are produced by some laser system by the process of mode locking.
K- Laser cooling is one of the amazing uses of laser light that involves the confinement of a number of atoms in a special shaped arrangement of electric and magnetic field. Shining of a particular wavelength light on these atoms slows them down that means they are cooled. When this process is continued all these atoms are slowed down to the same energy level. This process gives an unusual arrangement of the atoms called Bose Einstein condensation state.
L- Laser light is also used to induce nuclear fusion. Some of the world's most powerful and complex arrangements of multiple laser and optical amplifiers are used to produce very intense and very short duration pulses. These pulses are used to impact on pellets of tritium- deuterium, simultaneously from all directions. This squeezes the pellets and induces the nuclear fusion. This technique is called inertial confinement fusion.
M- Laser light with ultra intense and ultra short duration laser pulses are used as particle accelerator. In plasma acceleration technique, it is used to accelerate electrons and charged ions to high energies.
N- Entertainment and recreation-
It is used for laser light display
It is used for laser tagging
It is used in a musical instrument, called laser harp, where strings are replaced by laser beam.
संकरा, तीव्र, समान्तर, एकवर्णी और उच्च कला सम्बद्ध होने के कारण, बहुत से क्षेत्रों में लेसर किरण के प्रयोग बढते जा रहे हैं.
अ- प्राविधिक एवं औद्योगिक क्षेत्र में
लेसर किरण का प्रयोग जहाँ एक ओर कपड़े की वही दूसरी ओर स्टील के चादर की कटाई के लिए किया जाता है.
दांत और हीरा जैसे कठोर पदार्थों में बहुत संकरा छेद करने के लिए लेसर किरण का प्रयोग किया जाता है.
लेसर किरण के प्रयोग द्वारा धातु की छड़ पिघलाई और आपस में जोड़ी जा सकती है.
लेसर का प्रयोग कर तापोपचार के माध्यम से इंजन के क्रैंक शैफ्ट की सतह तथा इसके सिलेंडर के दीवारों को सख्त किया जा सकता है.
ब- चिकित्सा क्षेत्र में
कार्निया ग्राफ्टिंग जैसे माइक्रो सर्जरी में लेसर का प्रयोग किया जाता है.
लेसर प्रकाश बहुत कम समय में सर्जिकल आपरेशन पूर्ण करने में सहायता करते हैं.
यह गुर्दे की पथरी, कैंसर, ट्यूमर तथा छोटी रक्त वाहिकाओं को काटने एवं बंद करने के उपचार में सहायक है.
स- युद्ध के दौरान
युद्ध के दौरान शत्रु मिसाइल को पहचानने और नष्ट करने में लेसर प्रकाश का प्रयोग किया जाता है.
आजकल लेसर पिस्तौल, लेसर राइफल, लेसर बम बनाए जा रहे हैं, जिनसे रात्रि में भी शत्रु पर निशाना साधा जा सकता है.
अन्तरिक्ष में सैटेलाइट और राॅकेट को नियंत्रित करने के लिए भी लेसर का प्रयोग किया जाता है.
फाइबर आॅप्टिक टेलीफोनी जैसे दिशात्मक रेडियो संचार में भी लेसर का प्रयोग किया जाता है.
द- विज्ञान और अनुसंधान में लेसर
लेसर का प्रयोग माइकलसन मोरले प्रयोग में किया गया जो कि आइन्सटीन के आपेक्षिकता सिद्धांत का आधार है.
अधिक दूरी की वस्तु को देखने के लिए लेसर टार्च सहायक है.
लेसर प्रकाश का प्रयोग कर प्लाज्मा का तापमान और इलेक्ट्रान का घनत्व निर्धारित कर सकते हैं.
वायुमंडलीय सुदूर संवेदन में इसका प्रयोग किया जाता है.
विभिन्न प्रकार के इन्टरफेरोमीटर प्रविधि में इसका प्रयोग किया जाता है.
अरैखिक प्रकाशिकी सिद्धांत के निरीक्षण में इसका प्रयोग किया जाता है.
लिडार अर्थात लाइट रडार लेसर पर आधारित एक प्रविधि है, जिसका प्रयोग भूगर्भ शास्त्र, भूकम्प विज्ञान, सुदूर संवेदन और वायुमंडलीय भौतिकी में किया जाता है.
खगोल विज्ञान में, मानव निर्मित लेसर गाइड तारा बनाने में लेसर का प्रयोग किया जाता है.
य- होलोग्राफी में लेसर का प्रयोग किया जाता है.
र- चूंकि लेसर किरणें बहुत समान्तर होती है अतः इसका प्रयोग लम्बी दूरी मापने के लिए किया जाता है, जैसे चन्द्रमा और पृथ्वी के बीच की दूरी.
ल- लेसर का प्रयोग नाभिकीय विखंडन और भूकम्प का पता लगाने, राॅकेट के ठोस ईंधन के वाष्पीकरण में, दूरस्थ ग्रह, उपग्रह के अध्ययन में किया जाता है.
व- लेसर प्रिंटर, बार कोड स्कैनर, लेसर प्वाइंटर में इसका प्रयोग किया जाता है.
स- वैज्ञानिक अनुसंधान यह दर्शाने में समर्थ है कि उच्च ऊर्जा के लेसर एक दिन वर्षा कराने और बिजली तूफान लाने में समर्थ होगे. यह सफलता प्रभावित क्षेत्र में सूखा और अन्य मौसम सम्बन्धित मामलों के उन्मूलन में समर्थ होगी.
ष- प्रकाश रसायन में लेसर का प्रयोग किया जाता है. अर्थात रासायनिक अभिक्रियाओं के आरम्भ करने और इनके विश्लेषण में लेसर प्रकाश के स्पंदन का प्रयोग. लेसर प्रकाश के यह स्पंदन बहुत छोटे होते हैं, तथा कुछ लेसर सिस्टम द्वारा मोड लाॅकिंग विधि से उत्पन्न होते हैं.
ह- लेसर शीतलन, लेसर के आश्चर्यजनक प्रयोगों में से एक है, जोकि विद्युत और चुम्बकीय क्षेत्र के एक विशेष आकार के व्यवस्था में बहुत से परमाणुओं की स्थिति को सम्मिलित करता है. इन परमाणुओं पर विशेष तरंगदैर्ध्य का प्रकाश पड़ कर इन्हें मंद करता है अर्थात वे शीतल हो जाते हैं. इस प्रक्रिया की निरंतरता इन सभी परमाणुओं को समान ऊर्जा स्तर तक शीतल कर देता है. यह प्रक्रिया परमाणुओं की एक असामान्य व्यवस्था देता है जिसे बोस आइनस्टाइन कंडंसेशन कहते हैं.
क्ष- परमाणु संलयन को प्रेरित करने के लिए भी लेसर प्रकाश का प्रयोग किया जाता है. बहु लेसर और अॉप्टिकल एम्पलीफायर के विश्व के कुछ शक्तिशाली और जटिल प्रबन्ध का प्रयोग बहुत तीव्र और छोटे समय अंतराल के लेसर स्पन्द को उत्पन्न करने के लिए, किया जाता है. ट्राइटियम ड्यूटीरियम के छर्रों पर, सभी दिशाओं से एक साथ, प्रभाव डालने के लिए इन लेसर स्पन्द का प्रयोग किया जाता है. जो छर्रों को दबाता है और परमाणु संलयन प्रेरित करता है. यह प्रविधि जड़त्वीय बंधन संलयन कहलाती है.
त्र- अत्यंत तीव्र और अत्यन्त सूक्ष्म समय अंतराल के लेसर स्पन्द, कण त्वरक के रूप में प्रयोग किए जाते हैं. प्लाज्मा त्वरण प्रविधि में इसे इलेक्ट्रान और आवेशित आयन को उच्च ऊर्जा तक त्वरित करने के लिए प्रयोग करते हैं.
ज्ञ- मनोरंजन
इसे लेसर लाइट डिस्प्ले के लिए प्रयोग करते हैं
इसे लेसर टैगिंग के लिए प्रयोग करते हैं.
इसे लेसर हार्प नामक संगीतमय यंत्र में प्रयोग करते हैं, जिसमें तारों को लेसर किरण से प्रतिस्थापित कर देते हैं.
For more information use the video link given.
डॉ कल्पना सिंह
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