LASER HAKKINDA BİLGİ
LASER HAKKINDA BİLGİ NEDİR, LASER HAKKINDA BİLGİ ANLAMI, LASER HAKKINDA BİLGİ HAKKINDA BİLGİ, LASER HAKKINDA BİLGİ DERS NOTU, LASER HAKKINDA BİLGİ ÖDEVİ sayfanın konularıdır.
1960 senesinde ABD’de Theodore H. Maiman tarafından keşfedilmiştir. Normal ışık, dalga boyları muhtelif, rengarenk, yâni farklı faz ve frekansa sâhip dalgalardan meydana gelir. Laser ışığı ise yüksek genlikli, aynı fazda, birbirine paralel, tek renkli, hemen hemen aynı frekanslı dalgalardan ibârettir. Laser, Frekans spektrumunun mikro dalga bölgesinde tatbik sahası bulan maser’in optik dalga bölgesindeki benzeridir. Optik frekans bölgesi yaklaşık olarak bir trilyon hertz (sâniyede salınım) ile üç bin trilyon hertz (sâniyede salınım) arasında yer alır. Bu bölge, kırmızı ötesi ışınları, görülebilen ışınları ve elektromanyetik spektrumun morötesi ışınlarını kapsar. Buna karşılık mikro dalga frekans bölgesi yaklaşık olarak 300 milyon hertzden 300 milyar hertze kadar uzanır. Yâni maser ve diğer mikro dalga âletlerine göre, laser çok yüksek frekanslarda (çok kısa dalga) boylarında çalışır.
Elektromanyetik dalga paketçiği de denen foton, güneş ışığı füzyon reaksiyonu ile meydana gelip, bu şekilde yayılan foton enerjisidir. Laser ışını da foton yayılmasından ibârettir. Laserde foton üretimini anlayabilmek için atomların değişik enerji seviyelerinde ne gibi hâdiseler olduğunu bilmek gerekir. Bir atomun uyarılmış durumda bulunduğu kısa zaman aralığında üzerine belirli bir dalga boyunda foton (ışık) düşürülürse, atom aynı fazda foton yayar. Bu işlem peşpeşe tekrarlanırsa, tamâmen aynı fazda olan bir ışın demeti elde edilir. En düşük enerji seviyesinde bulunan bir atoma dışardan bir foton verilirse, atom enerjisi kazanarak E1 enerji seviyesinden E2 enerji seviyesine uyarılmış olur. Bu atom kendi hâline bırakılırsa, uyarılmış bulunduğu E2 enerjisinden bir foton vererek tekrar E1 enerji seviyesine döner. Uyarılarak enerji seviyesi E1’den E2’ye yükseltilen atom enerjisini geriye foton olarak yaymağa başlarken bir foton daha çarptırılırsa atomu birbiri ile aynı özellikte iki foton terkeder. Bu şekilde atom kat kat enerji seviyelerine çıkarılırsa bu seviyelerden düşerken de katlar hâlinde foton ürer. Bu işlem iki paralel ayna arasında aynı fazda olan fotonların toplanması şeklinde devam eder. Laser ışını dalgasının dalga boyu aynalar arasındaki mesafe ile uyumludur. Aynı frekansta yâni, aynı dalga boyunda yapılan foton üretimine uyarılmış yayılma işlemi denir. Milyonlarca atom için bu işlem yapılırsa aynı yöne doğru milyonlarca foton paralel ışınlar hâlinde bir noktadan yayılır. Bu ışınlar aynı fazda (paralel), aynı frekansta ve aynı istikâmette olduklarından âdeta birbirine yanyana ve ardarda yapışıktır. Paralel aynalar arasında şiddeti bu şekilde bir çığ gibi artan ışınlar, ışık frekansına eş bir frekansta sâniyenin 10 milyonda biri süreli darbeler hâlinde oldukça parlak ışık hüzmesi olarak yayılır. Laser ışınındaki enerjisinin büyümesinin esası işte bu milyonlarca küçük enerji kaynaklarının çok dar bir hüzme hâlinde aynı yönde hem yanyana hem de ardarda birleşmesi neticesidir. Laserin çalışması için enerji seviyesi düşen atomlarda daha fazla sayıdaki atomların uyarılacak enerji seviyelerine yükseltilmesi gerekir. Bu durum ise normal olarak atomların enerji seviyesi dağılımının tersidir. Bu sebepten laserin çalışması için gerekli durum tersine çevrilmiş dağılım olarak isimlendirilir. Tersine çevrilmiş dağılımı ortaya çıkarmak için pompalama işlemi kullanılır. Optik pompalama ise, yüksek frekanslı yoğun ışınların neşriyle yapılabilir. Yarı iletkenli laserlerde pompalama elektrik akımı yardımı ile gerçekleştirilir ve işlem elektriksel pompalama olarak isimlendirilir. Gaz laserlerinde ise pompalama işlemi elektron-atom veya atom-atom çarpıştırılması ile ortaya çıkarılır ve çarpışma pompalaması olarak bilinir. Kimyâsal pompalama işleminde ise kimyâsal laserlerde kimyâsal reaksiyonlarla atom ve moleküller uyarılır. Gaz-dinamik laserlerde de pompalama ses hızı üstü gaz genişlemesi yoluyla gerçekleştirilir ve gaz genişleme pompalaması olarak isimlendirilir.
Mode kilitlenmesi: Çözelti kullanılarak ve anahtarlama ile elde edilen laser ışınının gücü mode kilitlenmesi yoluyla daha da arttırılabilir. Böyle bir durumda birbirine yakın ve aralarında belirli bağıntının bulunduğu “kilitli” frekanslarda aynı zamanda titreşim meydana gelir. Böylece çok daha kısa zamanda yüz trilyon watt’a yaklaşan güç elde edilir ki, bu dünyâdaki bütün elektrik santrallerinin toplam üretiminden daha fazladır.
Neodimium çeşitli kristallerde kullanılan nâdir toprak elementlerinden biridir. Enerji düzeyi sebebiyle fazla optik pompalamaya ihtiyaç göstermez ve bu sebepten dolayı tercih edilir. Neodimium’a en uygun kristal yttrium aluminum garnet (YAG) olarak bilinir. Oda sıcaklığında 100 wattlık lambadan veya ışık veren yarı iletken diottan çıkan ışıktan veya doğrudan güneş ışığından yararlanarak sürekli laser çalışması gerçekleştirilebilir. Güneş ışığının kullanılması uzay uydusuna yerleştirilen haberleşme sisteminde muhtemel laser kullanımını mümkün kılmaktadır.
Yarı iletken laserleri: Yarı iletken malzemelerden elde edilen kristallerle de laser yapılmıştır. Galyum arsenik (GaAs) kristali yarı iletken laser örnektir. Yarı iletken diod gibi p-n malzemenin birleşmesinden meydana gelmiş olup, p-n malzemenin birleştiği yüzey yakut laserindeki aynalar görevini yapar. Birleşim yüzeyinde pozitif voltaj p tarafına ve negatif voltaj n tarafına verildiği zaman elektronlar n malzemesinden p malzemesine geçerken enerjilerini kaybeder ve foton yayarlar. Bu fotonlar tekrar elektronlara çarparak bu elektronların daha çok foton üretmesine sebeb olurlar. Neticede yeterli seviyeye ulaşan foton neşri, laser ışınını meydana getirmiş olur. Bu tür laserler verimli ışık kaynaklarıdır. Genellikle boyutları bir milimetreden büyük değildir. Ancak çok verimli çalışma için ortam sıcaklığı oda sıcaklığının çok altına düşürülmelidir. Meselâ bir GaAs laserden -253°’de % 50 verimli birkaç wattlık sürekli çıkış alınmıştır. Yarı iletken laserlerde dalga boyu 0,64 mikron ile 32 mikron arasında olup, 10 wattlık bir güç elde edilir.
Karbondioksit laserleri metal, cam, plastik kaynak ve kesme işlerinde kullanılır. Meselâ laser 19 mm kalınlıktaki iki çelik sacı 16 kw’lık ışınla dakikada 50 cm hızla birbirine kaynak eder. Aynı sacı aynı ışınla dakikada 4,25 cm hızla keser. Bu tip laserle üstüste 50 adet elbise kumaşı aynı anda çabucak kalıbına uygun olarak biçilir.
Laser, uzayda mesâfe ölçümünde kullanılır. Peykler arasındaki mesâfeyi 25 cm hatâ ile ölçebilmektedir. Laserle ilk mesâfe ölçümü, 1962 senesinde, Ay’a yerleştirilen argon-iyon laseri ile yapıldı. Ay’la Dünyâ arasındaki mesâfe devamlı laser ışını ile ölçülmektedir. Laser, inşaatlarda, boru ve tünel yapımında, yön ve doğrultu tâyininde ve tespitinde klasik teodolitlerden çok daha mükemmel ve kullanışlıdır.
Laserin askerî alanda tatbikatları çoktur. Mesâfe bulma ve yer tanıma maksadı ile kullanıldığı bilinmektedir. Hedefe gönderilen güdümlü mermiler, hedef yakalanınca laser ışını ile infilâk ettirilmektedir. “GaAs” laserleri, helikopterlerde ve tanklarda hedef aydınlatmada kullanılır. Gece karanlığında gece görüş dürbünleri sâyesinde gündüzmüş gibi operasyon yapılabilir. Çok başlıklı füzelerin hâfızalarına yerleştirilen hedef resmi, füze hedefe yaklaşınca laser ışını ile tanınır. Delici ve kesici özellikleri ile ilgili silâhlar henüz bilinmemektedir. Ancak ABD’nin 1984’te geliştirdiği füze savunma sistemi, düşman füzesini havada iken uzaydan gönderilen laser ışını ile tahrip edebilmektedir.
Tıbta laser “kansız ameliyat” maksatları ile kullanılır. Yırtılmış göz retinası, laser ışını ile acısız ve süratle dikilir. Göz tansiyonunun (glokomun) ilerlemesi laser tedâvisi ile durdurulabilmektedir. Vücûdun çeşitli bölgelerindeki tümörler bıçakla açılmadan yerinde kesilerek tedâvi edilebilir. Damardaki dokular, laser ışını ile kaynar ve kanama olmaz. Çürük diş çukurları dolgu yapılmak üzere acısız delinebilir.
Laser ışınının darbe süresinin daha da kısaltılması üzerinde çalışmalar devâm etmektedir. Laser ışınının darbe süresi sâniyenin 10 milyonda biridir. Bu sürenin sâniyenin trilyonda birine düşürülmesi halinde kısa bir sürede üretilecek enerji bugün dünyâda aynı müddette üretilmekte olan enerji toplamından fazla olacaktır. Laser ışını ile çalışan silahların yapılması ile çok uzaklardan mühimmat, akaryakıt, karargah binâları imhâ edilebilecektir. Daha şimdiden ABD’de bir fabrikanın 5 kiloyu geçmeyen laser tüfeği imâl ettiği bilinmektedir. Bilgisayar teknolojisinde hâfıza kapasitesinin arttırılması için bilim adamları holografi üzerine çalışmalarını yoğunlaştırdılar. Milimetrenin onda biri kadar dalga boyuna sâhip laser ışınları kendi dalga boyları kadar bir alana bilgi depolayabilmektedirler. Bilgi depolama, bilgi okuma işlemi laser ışınının lityum niobat kristaline çarptırılması ile olmaktadır. Laserin bu özelliği bilgisayar kapasitelerinin büyük ölçüde artmasına sebep olacaktır.
← LARİNGOSKOPİ HAKKINDA BİLGİ LÂSTİK HAKKINDA BİLGİ →