✷ લેસર
તેનું પૂરું નામ લાઇટ એમ્પ્લીફિકેશન બાય સ્ટિમ્યુલેટેડ એમિશન ઓફ રેડિયેશન છે.આનો શાબ્દિક અર્થ છે "પ્રકાશ-ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગનું એમ્પ્લીફિકેશન".તે કુદરતી પ્રકાશની વિવિધ લાક્ષણિકતાઓ સાથેનો એક કૃત્રિમ પ્રકાશ સ્રોત છે, જે સીધી રેખામાં લાંબા અંતર સુધી ફેલાઈ શકે છે અને નાના વિસ્તારમાં ભેગા થઈ શકે છે.
✷ લેસર અને કુદરતી પ્રકાશ વચ્ચેનો તફાવત
1. મોનોક્રોમેટિટી
કુદરતી પ્રકાશ અલ્ટ્રાવાયોલેટથી ઇન્ફ્રારેડ સુધીની તરંગલંબાઇની વિશાળ શ્રેણીને સમાવે છે.તેની તરંગલંબાઇ અલગ અલગ હોય છે.
કુદરતી પ્રકાશ
લેસર લાઇટ એ પ્રકાશની એક જ તરંગલંબાઇ છે, જેને મોનોક્રોમેટિટી કહેવાય છે.મોનોક્રોમેટિટીનો ફાયદો એ છે કે તે ઓપ્ટિકલ ડિઝાઇનની લવચીકતા વધારે છે.
લેસર
તરંગલંબાઇના આધારે પ્રકાશનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બદલાય છે.
જ્યારે કુદરતી પ્રકાશ લેન્સમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તેની અંદર રહેલી વિવિધ પ્રકારની તરંગલંબાઇઓને કારણે પ્રસરણ થાય છે.આ ઘટનાને રંગીન વિકૃતિ કહેવામાં આવે છે.
બીજી બાજુ, લેસર લાઇટ એ પ્રકાશની એક તરંગલંબાઇ છે જે માત્ર એક જ દિશામાં વક્રીવર્તન કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે કૅમેરાના લેન્સમાં રંગને કારણે વિકૃતિ માટે યોગ્ય ડિઝાઇન હોવી જરૂરી છે, ત્યારે લેસરોએ માત્ર તે તરંગલંબાઇને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે, જેથી બીમ લાંબા અંતર પર પ્રસારિત થઈ શકે, જે ચોક્કસ ડિઝાઇન માટે પરવાનગી આપે છે જે પ્રકાશને કેન્દ્રિત કરે છે. એક નાની જગ્યાએ.
2. ડાયરેક્ટિવિટી
દિશાસૂચકતા એ એવી ડિગ્રી છે કે જ્યાં સુધી ધ્વનિ અથવા પ્રકાશ અવકાશમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે પ્રસરવાની શક્યતા ઓછી હોય છે;ઉચ્ચ દિશાસૂચકતા ઓછા પ્રસરણ સૂચવે છે.
કુદરતી પ્રકાશ: તેમાં વિવિધ દિશામાં પ્રસરેલા પ્રકાશનો સમાવેશ થાય છે, અને દિશાનિર્ધારણ સુધારવા માટે, આગળની દિશાની બહારના પ્રકાશને દૂર કરવા માટે એક જટિલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની જરૂર છે.
લેસર:તે ખૂબ જ દિશાસૂચક પ્રકાશ છે, અને લેસરને ફેલાવ્યા વિના સીધી રેખામાં મુસાફરી કરવાની મંજૂરી આપવા માટે ઓપ્ટિક્સ ડિઝાઇન કરવું સરળ છે, લાંબા-અંતરના પ્રસારણ માટે પરવાનગી આપે છે અને તેથી વધુ.
3. સુસંગતતા
સુસંગતતા એ ડિગ્રી દર્શાવે છે કે જેમાં પ્રકાશ એકબીજા સાથે દખલ કરે છે.જો પ્રકાશને તરંગો તરીકે ગણવામાં આવે છે, તો બેન્ડ જેટલી નજીક છે તેટલી સુસંગતતા વધારે છે.ઉદાહરણ તરીકે, પાણીની સપાટી પરના વિવિધ તરંગો જ્યારે એકબીજા સાથે અથડાય છે ત્યારે એકબીજાને વધારી અથવા રદ કરી શકે છે, અને આ ઘટનાની જેમ, વધુ અવ્યવસ્થિત તરંગો દખલગીરીની ડિગ્રી ઓછી હોય છે.
કુદરતી પ્રકાશ
લેસરનો તબક્કો, તરંગલંબાઇ અને દિશા સમાન છે, અને વધુ મજબૂત તરંગ જાળવી શકાય છે, આમ લાંબા-અંતરના પ્રસારણને સક્ષમ કરે છે.
લેસર શિખરો અને ખીણો સુસંગત છે
અત્યંત સુસંગત પ્રકાશ, જે ફેલાવ્યા વિના લાંબા અંતર સુધી પ્રસારિત કરી શકાય છે, તેનો ફાયદો એ છે કે તેને લેન્સ દ્વારા નાના સ્થળોમાં એકત્ર કરી શકાય છે, અને ઉત્પન્ન થયેલ પ્રકાશને અન્યત્ર પ્રસારિત કરીને ઉચ્ચ-ઘનતાના પ્રકાશ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે.
4. ઊર્જા ઘનતા
લેસરોમાં ઉત્તમ મોનોક્રોમેટિટી, ડાયરેક્ટિવિટી અને સુસંગતતા હોય છે, અને ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા પ્રકાશ બનાવવા માટે તેને ખૂબ જ નાના સ્થળોમાં એકીકૃત કરી શકાય છે.લેસરોને કુદરતી પ્રકાશની મર્યાદાની નજીક માપી શકાય છે જે કુદરતી પ્રકાશ દ્વારા પહોંચી શકાતું નથી.(બાયપાસ મર્યાદા: તે પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતાં નાની વસ્તુમાં પ્રકાશને કેન્દ્રિત કરવામાં ભૌતિક અસમર્થતા દર્શાવે છે.)
લેસરને નાના કદમાં સંકોચવાથી, પ્રકાશની તીવ્રતા (પાવર ડેન્સિટી) એ બિંદુ સુધી વધારી શકાય છે જ્યાં તેનો ઉપયોગ મેટલમાંથી કાપવા માટે થઈ શકે છે.
લેસર
✷ લેસર ઓસિલેશનનો સિદ્ધાંત
1. લેસર જનરેશનનો સિદ્ધાંત
લેસર પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવા માટે, લેસર મીડિયા તરીકે ઓળખાતા અણુઓ અથવા અણુઓની જરૂર છે.લેસર માધ્યમ બાહ્ય રીતે ઉર્જાયુક્ત (ઉત્તેજિત) હોય છે જેથી અણુ ઓછી-ઊર્જા ધરાવતું ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાંથી ઉચ્ચ-ઊર્જા ઉત્તેજિત અવસ્થામાં બદલાય છે.
ઉત્તેજિત અવસ્થા એ એવી સ્થિતિ છે કે જેમાં અણુની અંદરના ઈલેક્ટ્રોન અંદરથી બહારના શેલમાં જાય છે.
અણુ ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં પરિવર્તિત થયા પછી, તે સમયના સમયગાળા પછી જમીનની સ્થિતિમાં પાછો આવે છે (ઉત્તેજિત અવસ્થામાંથી ભૂમિ અવસ્થામાં પાછા ફરવામાં જે સમય લાગે છે તેને ફ્લોરોસેન્સ જીવનકાળ કહેવામાં આવે છે).આ સમયે પ્રાપ્ત ઉર્જા ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ (સ્વયંસ્ફુરિત કિરણોત્સર્ગ) પર પાછા ફરવા માટે પ્રકાશના સ્વરૂપમાં વિકિરણ થાય છે.
આ રેડિયેટેડ પ્રકાશ ચોક્કસ તરંગલંબાઇ ધરાવે છે.લેસર અણુઓને ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં રૂપાંતરિત કરીને અને પછી તેનો ઉપયોગ કરવા માટે પરિણામી પ્રકાશને બહાર કાઢીને ઉત્પન્ન થાય છે.
2. એમ્પ્લીફાઇડ લેસરનો સિદ્ધાંત
ચોક્કસ સમયગાળા માટે ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં રૂપાંતરિત થયેલા અણુ સ્વયંસ્ફુરિત કિરણોત્સર્ગને કારણે પ્રકાશ ફેલાવશે અને જમીનની સ્થિતિમાં પાછા આવશે.
જો કે, ઉત્તેજનાનો પ્રકાશ જેટલો મજબૂત હશે, તેટલી ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં અણુઓની સંખ્યામાં વધારો થશે, અને પ્રકાશના સ્વયંસ્ફુરિત કિરણોત્સર્ગમાં પણ વધારો થશે, પરિણામે ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગની ઘટના બનશે.
ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ એ એવી ઘટના છે જેમાં, ઉત્તેજિત અણુને સ્વયંસ્ફુરિત અથવા ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગના ઘટના પ્રકાશ પછી, તે પ્રકાશ ઉત્તેજિત અણુને પ્રકાશને અનુરૂપ તીવ્રતા બનાવવા માટે ઊર્જા પ્રદાન કરે છે.ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ પછી, ઉત્તેજિત અણુ તેની જમીનની સ્થિતિમાં પાછો આવે છે.તે આ ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ છે જેનો ઉપયોગ લેસરોના એમ્પ્લીફિકેશન માટે થાય છે, અને ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં અણુઓની સંખ્યા જેટલી વધારે હોય છે, તેટલું વધુ ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ સતત ઉત્પન્ન થાય છે, જે પ્રકાશને ઝડપથી એમ્પ્લીફિકેશન અને લેસર પ્રકાશ તરીકે કાઢવામાં મદદ કરે છે.
✷ લેસરનું બાંધકામ
ઔદ્યોગિક લેસરોને વ્યાપક રીતે 4 પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
1. સેમિકન્ડક્ટર લેસર: એક લેસર જે તેના માધ્યમ તરીકે સક્રિય સ્તર (પ્રકાશ-ઉત્સર્જન સ્તર) માળખું સાથે સેમિકન્ડક્ટરનો ઉપયોગ કરે છે.
2. ગેસ લેસરો: CO2 ગેસનો માધ્યમ તરીકે ઉપયોગ કરતા CO2 લેસરોનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
3. સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો: સામાન્ય રીતે YAG લેસરો અને YVO4 લેસરો, YAG અને YVO4 સ્ફટિકીય લેસર મીડિયા સાથે.
4. ફાઈબર લેસર: માધ્યમ તરીકે ઓપ્ટિકલ ફાઈબરનો ઉપયોગ.
✷ પલ્સ લાક્ષણિકતાઓ અને વર્કપીસ પરની અસરો વિશે
1. YVO4 અને ફાઈબર લેસર વચ્ચેનો તફાવત
YVO4 લેસરો અને ફાઈબર લેસરો વચ્ચેના મુખ્ય તફાવતો પીક પાવર અને પલ્સ પહોળાઈ છે.પીક પાવર પ્રકાશની તીવ્રતા દર્શાવે છે, અને પલ્સ પહોળાઈ પ્રકાશની અવધિ દર્શાવે છે.yVO4 સરળતાથી ઊંચા શિખરો અને પ્રકાશના ટૂંકા ધબકારા ઉત્પન્ન કરવાની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે, અને ફાઇબરમાં નીચા શિખરો અને પ્રકાશના લાંબા ધબકારા સરળતાથી ઉત્પન્ન કરવાની લાક્ષણિકતા છે.જ્યારે લેસર સામગ્રીને ઇરેડિયેટ કરે છે, ત્યારે પ્રક્રિયાના પરિણામ કઠોળના તફાવતને આધારે મોટા પ્રમાણમાં બદલાઈ શકે છે.
2. સામગ્રી પર અસર
YVO4 લેસરના કઠોળ ટૂંકા ગાળા માટે ઉચ્ચ તીવ્રતાના પ્રકાશ સાથે સામગ્રીને ઇરેડિયેટ કરે છે, જેથી સપાટીના સ્તરના હળવા વિસ્તારો ઝડપથી ગરમ થાય છે અને પછી તરત જ ઠંડુ થાય છે.ઇરેડિયેટેડ ભાગને ઉકળતા અવસ્થામાં ફીણની સ્થિતિમાં ઠંડુ કરવામાં આવે છે અને છીછરી છાપ બનાવવા માટે બાષ્પીભવન થાય છે.ગરમીના સ્થાનાંતરણ પહેલાં ઇરેડિયેશન સમાપ્ત થાય છે, તેથી આસપાસના વિસ્તાર પર થોડી થર્મલ અસર થાય છે.
બીજી તરફ, ફાઇબર લેસરના કઠોળ લાંબા સમય સુધી ઓછી-તીવ્રતાવાળા પ્રકાશને ઇરેડિયેટ કરે છે.સામગ્રીનું તાપમાન ધીમે ધીમે વધે છે અને લાંબા સમય સુધી પ્રવાહી અથવા બાષ્પીભવન રહે છે.તેથી, ફાઈબર લેસર કાળી કોતરણી માટે યોગ્ય છે જ્યાં કોતરણીનું પ્રમાણ વધુ હોય છે, અથવા જ્યાં ધાતુ મોટી માત્રામાં ગરમીને આધિન હોય છે અને ઓક્સિડાઇઝ થાય છે અને તેને કાળા કરવાની જરૂર પડે છે.
પોસ્ટનો સમય: ઑક્ટો-26-2023