Lazer Nedir / Lazer Hakkında / Lazere Umumi Bakış

Lazer nedir / Lazer hakkında / Lazere Umumi Bakış
Lazer nedir / Lazer hakkında / Lazere Umumi Bakış
Roma donanmasını yakmak için güneş ışınlarını kullandığı söylenen Arşimet'ten beri, insanlar kendi hizmetlerinde kullanmak üzere (ısı) ve ışık meydana getirici bir kuvveti keşfetmeye çalıştılar Bu çalışmalar, ilmin fevkalade aracı olan lazerin bulunmasıyla noktalandı

Lazer ilk defa bulununca, bu ışığa hemen "Ölüm Işını" adı verildi Bu yanlıştı; lazer silâh olarak kullanılma gayesiyle keşfedilmemişti Zaten, çağımız silâhlarında bulunan hususiyetler lazerde yoktu Mamafih lazer ışını sırlarla doludur Öncelikle yapısı, işleyişi, sonra da son derece çeşitli olan kullanma sahaları bakımından lazer bugün de esrarını korumaktadır Bunun için denebilir ki, lazer, gelecek yıllarda teknoloji alanında en büyük değişikliklere sebep olabilecek başlıca unsurlardan biri olacaktır

Lazer ışını daha şimdiden haritacıların, astronomların biyologların, kimyagerlerin, sismologların, meteoroloji ile uğraşanların ve elektronik hesap mütehassıslarının dikkatlerini çekmiş onlarca benimsenmiştir Çok yüklü olan bugünkü haberleşme ağlarını hafifletmek için lazerden faydalanma yolları aranmaktadır Günümüz teknolojisinin gerçekten sihirli değneği olan lazer, vaad ettiği tatbik sahalarıyla -ki bu liste sonsuz gibi görünmektedir- ilim adamlarını hayrete düşürmektedir Lazerin uygulanmayacağı bir ilmî veya teknik araştırma sahasının bulunduğunu söylemek gerçekten güç bir şey!

Böylesine fevkalade hususiyetlere sahip olan lazer nedir? Lazer bir ışık doğurucu, daha doğrusu ışıklı veya kırmızı ötesi (infrarouge) dalgalar doğurucu bir güçtür Hatırlatalım ki, kırmızı ötesi dalgalar insan gözüyle görülemez; fakat bazı hayvanlar bu dalgaları görebilmektedirler Buna karşılık biz, bu kırmızı ötesi dalgaları temas edince fark ederiz; bunlar bir sıcaklık hissi verirler Alışılmış günlük çevremizde ışık dalgası doğurucu birçok şey vardır: Kibrit, cep lâmbaları, ampuller ve elektrikli tüpler, otomobil farları, vs Bütün bu ışık vericilerin herbirinin değişik uzunluklarda olan ışık dalgaları, aynı anda maksimum seviyeye ulaşmazlar

Bunların aksine lazer, hep aynı derecede ve benzerlikte ışık dalgaları yaymaktadır Bu dalgalar aynı uzunlukta olup, tek ve aynı renktedir ve faz halinde titreşirler Bu sebepledir ki, lazer ışını için "tek renkli" (monochromatigue) ve "faz halinde" (en phase) denir Zihnimizde bir meydanda toplanmış kalabalık bir insan topluluğunu canlandıralım Bu topluluk yüzlerce insanın şahsi ilhamlarına göre hareket eder; normal ışık bu toplanmış kalabalığın düzensizliğini hatırlatır Buna karşılık, lazer disiplin altına alınmış bir ışık meydana getirir Bu ışık bir düdük sesiyle aniden düzene geçen ve belli bir yönde uygun adımlarla yürüyen bir kalabalığı düşündürür

Lazer son derece ince olan metal tellerde hadde olarak kullanılan elmaslarda görünmeyecek biçimde delikler açar Çok yüksek bir kimyevi saflıktaki ısının kaynağı olan lazer, tatbik edildiğinde erittiği metalleri hiçbir şekilde bozmamaktadır

Lazer nasıl ışık dalgalan yayar? Bu, şüphesiz anlatılması en zor olan bir hadisedir Bu dalgaların menşeinde, ışıklı veya kırmızı ötesi görüntünün frekans kuşağı içinde, yayıcı rolü oynayan cisimlerin atomlarının elektronları tarafından meydana getirilen enerji vardır Bu cisim, kırmızı çubuk gibi bir katı madde, bir gaz veya gaz karışımı veyahut bir elektronik "iletken" olabilir

UYARILAN SEVİYE, KARARSIZ ATOM
Hareketsiz halde, bu maddelerin elektronları yörüngeler (mahrek) üzerinde atom çekirdeklerinin etrafında dönerler Yörüngeler çekirdeğin çok yakınında bulunurlar Işık radyasyonu bir atoma çarptığı zaman, bu atomun elektronları enerji alarak önceki yörüngeden daha yukarıdaki yörüngeye geçerler Bu yukarıdaki yörüngeye "uyarılan seviye" denir Artık atom kararsız hale gelmiştir

"Uyarılan seviye"ye yükselen elektronlar önceden elde ettikleri enerjiyi kaybederek, bir radyasyon yayarlar ve yeniden alttaki yörüngeye düşerler Belli bir maddenin atomları için, bu radyasyonun daima aynı frekansı vardır Bir atom tarafından yayılan radyasyon çevredeki atomlara geçen bir uyarma yapar ve aynı frekanslı bir dizi radyasyon yayımına (intişarına) sebep olur Bu radyasyon yayımı, dalgaları birbirine gönderen aynalar oyunu (rezonans sistemi) ile kontrol edilir

Kısaca özetlemek gerekirse, lazer ışını, ışıklı veya kırmızı ötesi radyasyonlar yayan bir madde; bir rezonans sistemi ve atomların elektronlarını üst yörüngelere taşıyan enerjiyi doğuran bir yapıdan meydana gelmektedir Sözü edilen bu sonuncu yapıya "optik pompalama yapısı" adı verilir Bu yapı ya bir flaş lambası, ya frekansı 30 ile 150 megacyla (1) arasında değişen radyoelektrik dalgalar kaynağı, ya da 50 veya 60 devirli bildiğimiz alternatif akım kaynağıdır

LAZER HUZMESİYLE BİRLEŞME
En yaygın lazer kırmızı olanıdır; bunun güç yayıcı olan kısmı 10 cm boyda ve 1 cm'den az çapta kırmızı bir çubuk şeklindedir Bu kırmızı, çizgi halindeki kromla karıştırılmıştır Cam lazerde neodim (neodyme) (2) camla karıştırılır Katı lazerlerle bugün, saniyenin birkaç milyarda biri zamanda, binlerce kilowat gücüne ulaşılabilmektedir Gazlı lazerler iki bakımdan önemlidir: Kısa mesafelerde yüksek sıcaklıklar meydana getirirler ve iyi yayılan huzmeler oluştururlar ki bunlar haberleşme alanında büyük ümitler doğurmuşlardır Aynı hususlar elektronik iletkenli lazerler için de söz konusudur

Lazer ve aynı aileden olan mazer Einstein'm 1917 tarihli "Radyasyonların uyarıcı yayılımı" üzerindeki çalışmalarında dolaylı olarak yer alıyorlardı

1950'de lazerin ilk defa ortaya atılmasına kadar 33 sene beklendi 8 yıl sonra lazer aşağı yukarı aynı anda Sovyet Rusya'da Nikoloi Bassov ile Alexandre Prokhorov ve ABD'de Townes Shallow tarafından keşfedildi 1958'de Maiman dünyada ilk defa kırmızı lazeri kullandı 1961'de Amerikalı Ali Javan ilk gazlı lazeri buldu ve 1964'te Fransız Barchewitz motelciler lazer fikrini geliştirdi Onun bu fikri Mart 1965'te Paris İlimler Fakültesinde gerçekleştirildi

Lazer herşeyden önce bir ışık çizgisi, yani ideal bir düz çizgi olduğu için öncelikle mesafeleri ölçmek isteyenlerin ve haritacıların ilgisini çekti: 1962'de bir ingiliz araştırma ekibi lazer ışınlı bir telemetre (uzaktan mesafe ölçen alet) geliştirdi ve bu alet hemen piyasada satışa sunuldu Lazerli telemetrenin prensibi kolaydır (3)

Bu ışıklı çizgiyi kilometrelerce uzaklara gönderebilmek mümkün olduğundan, yeryüzünün dışında, mekânın derinliklerinin bilhassa aydaki belirli yerlerin mesafelerinin ölçümünde kullanılması yolları arandı Mayıs 1963'te Kırım astrofizik rasathanesinin sovyet bilginleri, bulundukları yer ile ayın değişik bölgeleri arasındaki mesafeleri ölçmeye başladılar 1964 Nisanında Bell Telephone'un Amerikalı bilginleri de bir lazer yardımıyla aydaki birçok kraterin ebatlarını ölçtüler Şubat 1965'te Fransız bilginler, yukarı Provence'taki rasatları ile bir Amerikan uydusu arasında lazer hüzmesiyle bir bağlantı meydana getirmeyi başardılar 16 ışıklı çizgiden biri dünyadan 1571 km 994 m uzakta bulunan uyduya ulaştı Mesafe 8 metrelik bir doğruluk nisbeti ile belirlendi

Kısaca anlatmak gerekirse tecrübe şu şekilde gerçekleşti: Lazer hüzmesi uzayda uydunun bulunduğu noktaya doğru yöneldi Bir ışık hüzmesi uyduya vardı ve dünyaya geri döndü; ışık dalgaları 3143 km 988 m kat ederek Fransız rasathanesine döndüler 1967 yılının başında Fransız ilim adamları mükemmelini yaptılar; "Diadiene" adlı iki uydudan ve Fransa'da Saint Michelde Provence'da, Cezayir'de Colomb - Bechar'da ve Yunanistan'da Stephanion'da bulunan lazerlerden oluşan bir ağdan faydalanarak Akdeniz havzasının ölçümü için geniş bir tecrübe gerçekleştirdiler

HARİKULADE BİR İŞ; TÜNEL KAZMAK
Bu çeşit ölçüm işinde, lazer hüzmesinin dünyanın belirli bir noktası ile hususiyetleri iyi bilinen ve zaten bir ölçüm noktası olan bir uydu arasında mesafe birimi rolü oynadığını anlamak gerekir "Diademe" uydularıyla yapılan ölçümlerde, sadece bu uydularla ilgili bilgiler mevcuttu Buna karşılık, Akdenizin Avrupa ve Afrika kıyıları arasındaki gerçek mesafesi bilinmiyordu Fezada, birçok feza gemisinin buluşmasını sağlamak için lazerli telemetreye başvurulur "Gemini" uzay gemilerinin birçok buluşması lazerli telemetre ile sağlanmıştır

Işıklı olmasının yanısıra, lazer hüzmesi ısıya çevrilebilir enerji de taşımaktadır Lazerin en alaka uyarıcı hususiyetlerinden birisi de en sert metaller ve en mukavemetli taşlar üzerinde delikler açabilmesidir Amerikan "Western Electric" firması, son derece ince olan metal tellerde, hadde olarak kullanılan elmaslarda, görünmeyecek biçimde delikler açan bir lazer geliştirdi

Bugün çok kuvvetli lazer ışınlarıyla sert kayaları delerek tünel açmak için çalışmalar yapılıyor Çok yüksek bir kimyevî saflıktaki ısının kaynağı olan lazer, tatbik edildiğinde erittiği metalleri hiçbir şekilde bozmamaktadır Madencilik laboratuvarları dayanıklı kayaların erimesini incelemek ve günümüz madenciliği için hâlâ meçhul olan kimyevî terkipler elde etmek için lazerden faydalanmaktadırlar

İngilizler, plazmaları yani iyonlara ayrılmış gazlan milyonlarca derecelik sıcaklıkta ısıtmak için muazzam bir ısı kaynağı olan bazı lazerlerden faydalanmayı tasarlıyorlar Bu iş çok ilgi çekici olabilir; çünkü termonükleer (nükleer sıcaklığa ait) erimenin kontrolü üzerindeki araştırmalara yardım etmektedir Bu kontrol ise, bizi bir gün elektrik enerjisinden yoksun kalma korkusundan kurtaracaktır Nobel fizik ödülü sahibi olan fransız bilgini Alfred Kastler, 2 sene önce lazerden faydalanarak yaptığı projede milyonlarca derecede bir sıcaklıktan bahsediyordu (Aşağı yukarı 30 milyon derecelik bir sıcaklık) Tabii ki, sadece güneşte bulunabilecek böyle bir sıcaklığa yeryüzünde henüz ulaşılamamıştır

Işıklı ve ısılı olmasının yanında, lazerin diğer bir hususiyeti hüzme ucunun ince olmasıdır Lazerler, bazı köprülerin en küçük titreşimlerini tespit etmek için de kullanılmaktadır Japonlar ikiyüzden fazla deprem gözleme istasyonunda "lazerli sismoğraflar"dan faydalanmaktadırlar Önemli tektonik hareketlere sebep olabileceği anlaşılan küçük depremler serisi duyulduğunda küçük sismoğrafın hüzmesi fotoelektrik bir hücre alanını terkeder, bu da hemen deprem uzmanları için bir alârm olur Bu hususiyetleri daha ileriye götürerek "lazer jiroskopu" (4) yapıldı