১. লেজার উৎপাদনের নীতি
পারমাণবিক গঠন একটি ছোট সৌরজগতের মতো, যার কেন্দ্রে রয়েছে পারমাণবিক নিউক্লিয়াস। ইলেকট্রনগুলো পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে অবিরাম ঘুরতে থাকে এবং পারমাণবিক নিউক্লিয়াসটিও অবিরাম ঘুরতে থাকে।
নিউক্লিয়াস প্রোটন ও নিউট্রন দ্বারা গঠিত। প্রোটন ধনাত্মক চার্জযুক্ত এবং নিউট্রন চার্জবিহীন। সমগ্র নিউক্লিয়াসে থাকা ধনাত্মক চার্জের সংখ্যা সমগ্র ইলেকট্রনগুলোতে থাকা ঋণাত্মক চার্জের সংখ্যার সমান, তাই সাধারণত পরমাণু বহির্জগতের কাছে নিরপেক্ষ।
পরমাণুর ভরের কথা বলতে গেলে, নিউক্লিয়াসই পরমাণুর বেশিরভাগ ভর ধারণ করে এবং সমস্ত ইলেকট্রনের ভর খুবই কম। পারমাণবিক গঠনে নিউক্লিয়াস কেবল অল্প জায়গা দখল করে। ইলেকট্রনগুলো নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে ঘোরে এবং তাদের কার্যকলাপের জন্য অনেক বেশি জায়গা থাকে।
পরমাণুর “অভ্যন্তরীণ শক্তি” রয়েছে, যা দুটি অংশ নিয়ে গঠিত: একটি হলো ইলেকট্রনগুলোর একটি নির্দিষ্ট গতিবেগ ও গতিশক্তি; অন্যটি হলো ঋণাত্মক চার্জযুক্ত ইলেকট্রন এবং ধনাত্মক চার্জযুক্ত নিউক্লিয়াসের মধ্যেকার দূরত্ব এবং একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ স্থিতিশক্তি। সমস্ত ইলেকট্রনের গতিশক্তি এবং স্থিতিশক্তির সমষ্টিই হলো সমগ্র পরমাণুর শক্তি, যাকে পরমাণুর অভ্যন্তরীণ শক্তি বলা হয়।
সমস্ত ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে ঘোরে; কখনও নিউক্লিয়াসের কাছাকাছি এই ইলেকট্রনগুলির শক্তি কম থাকে; কখনও নিউক্লিয়াস থেকে দূরে এই ইলেকট্রনগুলির শক্তি বেশি থাকে; এই ঘটনার সম্ভাব্যতা অনুসারে, ইলেকট্রন স্তরকে বিভিন্ন "শক্তি স্তর"-এ ভাগ করা হয়; একটি নির্দিষ্ট "শক্তি স্তর"-এ একাধিক ইলেকট্রন ঘন ঘন প্রদক্ষিণ করতে পারে, এবং প্রতিটি ইলেকট্রনের একটি নির্দিষ্ট কক্ষপথ থাকে না, কিন্তু এই সমস্ত ইলেকট্রনের শক্তির স্তর একই থাকে; "শক্তি স্তরগুলি" একে অপরের থেকে বিচ্ছিন্ন। হ্যাঁ, শক্তি স্তর অনুসারে এগুলি বিচ্ছিন্ন। "শক্তি স্তর" ধারণাটি কেবল শক্তি অনুসারে ইলেকট্রনকে বিভিন্ন স্তরে বিভক্ত করে না, বরং ইলেকট্রনের প্রদক্ষিণের স্থানকেও একাধিক স্তরে বিভক্ত করে। সংক্ষেপে, একটি পরমাণুর একাধিক শক্তি স্তর থাকতে পারে, এবং বিভিন্ন শক্তি স্তর বিভিন্ন শক্তির সাথে সম্পর্কিত; কিছু ইলেকট্রন "নিম্ন শক্তি স্তর"-এ এবং কিছু ইলেকট্রন "উচ্চ শক্তি স্তর"-এ প্রদক্ষিণ করে।
আজকাল মাধ্যমিক বিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞানের বইগুলোতে নির্দিষ্ট কিছু পরমাণুর গাঠনিক বৈশিষ্ট্য, প্রতিটি ইলেকট্রন স্তরে ইলেকট্রন বিন্যাসের নিয়ম এবং বিভিন্ন শক্তিস্তরে ইলেকট্রনের সংখ্যা স্পষ্টভাবে চিহ্নিত করা থাকে।
পারমাণবিক ব্যবস্থায় ইলেকট্রনগুলো মূলত বিভিন্ন স্তরে চলাচল করে, যেখানে কিছু পরমাণু উচ্চ শক্তিস্তরে এবং কিছু নিম্ন শক্তিস্তরে থাকে; যেহেতু পরমাণুগুলো সর্বদা বাহ্যিক পরিবেশ (তাপমাত্রা, বিদ্যুৎ, চুম্বকত্ব) দ্বারা প্রভাবিত হয়, তাই উচ্চ-শক্তিস্তরের ইলেকট্রনগুলো অস্থিতিশীল থাকে এবং স্বতঃস্ফূর্তভাবে নিম্ন-শক্তিস্তরে স্থানান্তরিত হয়। এই স্থানান্তরের প্রভাব শোষিত হতে পারে, অথবা এটি বিশেষ উদ্দীপক প্রভাব সৃষ্টি করে “স্বতঃস্ফূর্ত নিঃসরণ” ঘটাতে পারে। সুতরাং, পারমাণবিক ব্যবস্থায় যখন উচ্চ-শক্তিস্তরের ইলেকট্রনগুলো নিম্ন-শক্তিস্তরে স্থানান্তরিত হয়, তখন দুটি প্রকাশ ঘটে: “স্বতঃস্ফূর্ত নিঃসরণ” এবং “উদ্দীপিত নিঃসরণ”।
স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণে, উচ্চ-শক্তি অবস্থায় থাকা ইলেকট্রনগুলো অস্থিতিশীল থাকে এবং বাহ্যিক পরিবেশ (তাপমাত্রা, বিদ্যুৎ, চুম্বকত্ব) দ্বারা প্রভাবিত হয়ে স্বতঃস্ফূর্তভাবে নিম্ন-শক্তি অবস্থায় স্থানান্তরিত হয়, এবং অতিরিক্ত শক্তি ফোটন আকারে বিকিরিত হয়। এই ধরনের বিকিরণের বৈশিষ্ট্য হলো, প্রতিটি ইলেকট্রনের স্থানান্তর স্বাধীনভাবে এবং এলোমেলোভাবে সম্পন্ন হয়। বিভিন্ন ইলেকট্রনের স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণের ফোটন অবস্থা ভিন্ন ভিন্ন হয়। আলোর স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ একটি “অসংলগ্ন” অবস্থায় থাকে এবং এর বিক্ষিপ্ত দিক থাকে। তবে, স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণের মধ্যে পরমাণুগুলোর নিজস্ব বৈশিষ্ট্য থাকে এবং বিভিন্ন পরমাণুর স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণের বর্ণালী ভিন্ন ভিন্ন হয়। এই প্রসঙ্গে পদার্থবিজ্ঞানের একটি মৌলিক জ্ঞানের কথা মনে পড়ে যায়, “যেকোনো বস্তুর তাপ বিকিরণ করার ক্ষমতা আছে, এবং বস্তুটি ক্রমাগত তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ শোষণ ও নির্গমন করার ক্ষমতা রাখে। তাপ দ্বারা বিকিরিত তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের একটি নির্দিষ্ট বর্ণালী বিন্যাস থাকে। এই বর্ণালী বিন্যাসটি বস্তুটির নিজস্ব বৈশিষ্ট্য এবং তার তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কিত।” সুতরাং, তাপীয় বিকিরণের অস্তিত্বের কারণ হলো পরমাণুর স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ।
উদ্দীপিত বিকিরণে, উচ্চ-শক্তি স্তরের ইলেকট্রনগুলো "পরিস্থিতির জন্য উপযুক্ত ফোটন"-এর "উদ্দীপনা" বা "আবেশ"-এর প্রভাবে নিম্ন-শক্তি স্তরে স্থানান্তরিত হয় এবং আপতিত ফোটনের সমান কম্পাঙ্কের একটি ফোটন বিকিরণ করে। উদ্দীপিত বিকিরণের সবচেয়ে বড় বৈশিষ্ট্য হলো, এর দ্বারা উৎপন্ন ফোটনগুলোর অবস্থা ঠিক সেই আপতিত ফোটনগুলোর মতোই হয়, যা উদ্দীপিত বিকিরণ সৃষ্টি করে। তারা একটি "সমন্বিত" অবস্থায় থাকে। তাদের কম্পাঙ্ক এবং দিক একই থাকে, এবং তাদের মধ্যে পার্থক্য করা সম্পূর্ণ অসম্ভব। এইভাবে, একটি উদ্দীপিত বিকিরণের মাধ্যমে একটি ফোটন দুটি অভিন্ন ফোটনে পরিণত হয়। এর অর্থ হলো, আলো তীব্রতর বা "বিবর্ধিত" হয়।
এখন আবার বিশ্লেষণ করা যাক, আরও বেশি ঘন ঘন উদ্দীপিত বিকিরণ পাওয়ার জন্য কী কী শর্ত প্রয়োজন?
স্বাভাবিক পরিস্থিতিতে, উচ্চ শক্তি স্তরের ইলেকট্রনের সংখ্যা সর্বদা নিম্ন শক্তি স্তরের ইলেকট্রনের সংখ্যার চেয়ে কম থাকে। যদি পরমাণু থেকে উদ্দীপিত বিকিরণ উৎপন্ন করতে চাওয়া হয়, তবে উচ্চ শক্তি স্তরের ইলেকট্রনের সংখ্যা বাড়াতে হয়, যার জন্য একটি "পাম্প উৎস" প্রয়োজন। এর উদ্দেশ্য হলো নিম্ন শক্তি স্তরের অতিরিক্ত ইলেকট্রনকে উচ্চ শক্তি স্তরে লাফিয়ে যেতে উদ্দীপিত করা, যার ফলে উচ্চ শক্তি স্তরের ইলেকট্রনের সংখ্যা নিম্ন শক্তি স্তরের ইলেকট্রনের সংখ্যার চেয়ে বেশি হয়ে যায় এবং একটি "কণা সংখ্যা বিপরীতকরণ" ঘটে। অতিরিক্ত উচ্চ শক্তি স্তরের ইলেকট্রন খুব অল্প সময়ের জন্য থাকতে পারে। সময়ের সাথে সাথে তারা নিম্ন শক্তি স্তরে লাফিয়ে চলে যায়, ফলে উদ্দীপিত বিকিরণ নির্গমনের সম্ভাবনা বেড়ে যায়।
অবশ্যই, বিভিন্ন পরমাণুর জন্য “পাম্প উৎস” আলাদাভাবে সেট করা হয়। এটি ইলেকট্রনগুলোকে “অনুরণিত” করে এবং নিম্ন-শক্তি স্তরের আরও বেশি ইলেকট্রনকে উচ্চ-শক্তি স্তরে লাফিয়ে যেতে সাহায্য করে। পাঠকরা এখন মোটামুটি বুঝতে পারছেন, লেজার কী? লেজার কীভাবে উৎপন্ন হয়? লেজার হলো এক প্রকার “আলোর বিকিরণ” যা একটি নির্দিষ্ট “পাম্প উৎসের” প্রভাবে কোনো বস্তুর পরমাণু দ্বারা “উত্তেজিত” হয়। এটাই লেজার।
পোস্ট করার সময়: ২৭-মে-২০২৪
