जेव्हा एखादा अणू एखाद्या विशिष्ट लहरलांबीचा प्रकाश शोषतो, तेव्हा तो उत्तेजित होतो. अणूने शोषलेला विशिष्ट लहरलांबीचा हा प्रकाश अणूने उत्सर्जित केल्यास अणू पुन्हा मूळ स्थितीत परततो. सर्वसाधारण स्थितीत पदार्थातील उत्तेजित अणूंची संख्या ही उत्तेजित नसलेल्या अणूंपेक्षा खूपच कमी असते. मात्र उत्तेजित अणूंची संख्या जर एखाद्या मार्गाने वाढवली, तर त्या शोषलेल्या विशिष्ट लहरलांबीचे प्रकाशकिरणही मोठय़ा प्रमाणात उत्सर्जित होऊन तीव्र प्रकाशाची निर्मिती होते. आइन्स्टाइनने या क्रियेचे भाकीत १९१७ सालीच वर्तवले होते. आणि यातूनच आपल्याला सुपरिचित असलेल्या लेझर किरणांचा १९६० साली जन्म झाला! ‘लेझर’ या शब्दाचे पूर्णरूप म्हणजे ‘लाइट अॅम्प्लिफिकेशन बाय स्टिम्युलेटेड एमिशन ऑफ रेडिएशन’!
पहिल्या लेझर किरणांची निर्मिती ही अमेरिकेतील ‘ह्य़ुझेस रिसर्च लॅब’मधील थिओडोर मायमान याने केली. यासाठी त्याने एक सेंटिमीटर व्यासाचे आणि दोन सेंटिमीटर लांबीचे गुलाबी रंगाचे माणिक (रुबी) घेतले. या माणकाच्या स्फटिकाच्या समोरासमोरच्या दोन्ही सपाट बाजूंवर प्रकाश परावर्तित होण्यासाठी त्याने चांदीचा थर दिला. यातील एका बाजूच्या चांदीच्या थराच्या मध्यावर, प्रकाश बाहेर पडण्यासाठी एक छोटेसे छिद्र ठेवले. मायमानने हा स्फटिक वेटोळ्यांच्या स्वरूपातल्या फ्लॅश लॅम्पच्या मध्यभागी ठेवला. त्यानंतर हे साहित्य त्याने आतून चकचकीत केलेल्या, अॅल्युमिनियमच्या सिलिंडरमध्ये ठेवले. छिद्रातून बाहेर येणाऱ्या प्रकाशाचे मापन करण्यासाठी प्रकाश संवेदक (फोटोमल्टिप्लायर) ठेवला. त्यानंतर मायमानने या फ्लॅश लॅम्पचा विद्युतदाब वाढवायला सुरुवात केली. विद्युतदाब साडेनऊशे व्होल्टवर पोहोचताच, चांदीच्या छिद्रातून बाहेर पडणाऱ्या अपेक्षित लहरलांबीच्या लाल प्रकाशकिरणांची तीव्रता मोठय़ा प्रमाणात वाढली. म्हणजे लेझर किरणांची निर्मिती सुरू झाली होती!
माणकाच्या स्फटिकात असणारे क्रोमियमचे अणू फ्लॅश लॅम्पकडून येणाऱ्या प्रकाशातील लाल रंगाचा प्रकाश शोषून घेऊन उत्तेजित होत होते. त्यानंतर मूळ स्थितीत येताना ते हा लाल रंगाचा प्रकाश उत्सर्जित करत होते. स्फटिकाच्या आतला प्रकाश सर्व बाजूंनी आतल्या आत परावर्तित होत असल्याने, स्फटिकाच्या आतील प्रकाशाची तीव्रता वाढत होती. त्यामुळे क्रोमियमच्या उत्तेजित अणूंची संख्याही वाढून एकाच लहरलांबीचे, तीव्र प्रकाशकिरण- लेझर किरण- मोठय़ा प्रमाणावर उत्सर्जित होऊ लागले. या लेझर किरणांचा कालांतराने औद्योगिक तसेच वैद्यकीय क्षेत्रांपासून करमणुकीच्या क्षेत्रांपर्यंत सर्वत्र मुक्तपणे वापर सुरू झाला.
डॉ. राजीव चिटणीस
मराठी विज्ञान परिषद, वि. ना. पुरव मार्ग, चुनाभट्टी, मुंबई २२
office@mavipamumbai.org