சீரொளி: திருத்தங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு

[[File:Stimulated Emission.svg|center|550px]]

 

 

''[[தன்னிச்சையான வாழ்நாள்|தன்னிச்சையான உமிழ்வு]]'' என்பது ஒரு அணு அதன் உயர்ந்த ஆற்றல் நிலையில் இருக்கும் கலத்தை குறிக்கும். பொதுவாக அணுக்களின் அணு மாற்றத்தின் காலம் [[நனோநொடி]]களிலோ அல்லது [[மைக்ரோ நொடி]]களிலோ இருக்கும். இந்த காலம் முடிந்த பின் அணு மாற்றம் எற்பட்டு குறைந்த ஆற்றல் நிலைக்கு செல்லும். இதன் விளைவாக வெளியிடப்படும் ஒளி எந்த [[திசை]]யிலும் இருக்கலாம். இதை தன்னிச்சையான உமிழ்வு என்று அழைக்கபடுகிறது.

[[File:Laser, quantum principle.ogv|thumb|center|upright=1.5|சீரொளி உருவாகும் விதம் ஒரு உயிரூட்டல்]]

 

''தூண்டப்பட்ட உமிழ்வில்'' அதிக ஆற்றல் நிலையில் உள்ள அணு குறைந்த ஆற்றல் நிலைக்கு வரும் முன்பாகவே அடுத்த [[ஒளியணு]]வினால் (photon) தூண்டபட்டு குறைந்த ஆற்றல் நிலைக்கு வருகிறது. இந்த நிகழ்வு தன்னிச்சையான வாழ்நாளுக்கு குறைவான சமயத்தில் நிகழ்கிறது. இது போன்று துண்டபட்டு நிகழும் செயல் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு ஆகும். இந்த நிகழ்வில் இரண்டாவது ஒளியணு உள்கொள்ளபடுவதில்லை மாறாக இந்த ஒளியணு அணு மாற்றதை துண்ட மட்டுமே செய்கிறது. இதனால் இரண்டு ஒளியணுகள் வெளியிடபடுகிறது. இந்த இரண்டு ஒளியணுகளும் ஒரே தசையில் பயணிக்கிறது. இரண்டாவது ஒளியணு முதல் ஒளியணுவின் அலை நீளத்தையும் (wavelength), [[கட்ட]]த்தையும் (phase) மற்றும் [[முனைவாக்கதையும்]] (polarization)கொண்டுள்ளது. இதன் விளைவாக வெளியிடப்படும் ஒளி சிறப்பு வாய்ந்த [[லேசர்]] ஒளி என்று அழைக்கபடுகிறது<ref name=":0">{{cite book|author=Breck Hitz, J J Ewing, Jeff Hecht|title=Introduction to Laser Technology|date=2001|publisher=IEEE Press|page=57-68|https://books.google.co.in/books?id=DlWAlLD6XUoC&pg=PA291&lpg=PA291&dq=Breck+Hitz,+J+J+Ewing,+Jeff+Hecht+(2001).+Introduction+to+Laser+Technology.+IEEE+Press&source=bl&ots=c8ZpQo4__K&sig=9aQ_JC9fVZzaHLbJddKagI0m5O8&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjN9rWfmqHMAhUFFJQKHVNMCVIQ6AEIITAB#v=onepage&q=Breck%20Hitz%2C%20J%20J%20Ewing%2C%20Jeff%20Hecht%20(2001).%20Introduction%20to%20Laser%20Technology.%20IEEE%20Press&f=false}}</ref>.

 

== சீரொளி பண்புகள் ==

 

[[வெள்ளை நிற ஒளி]] பல நிறங்களாக பிரிவதை [[நிறமாலை]] என்கின்றோம். இதற்கு மாறாக ஒரே நிறமாக ஒளி இருந்தால் அதனை [[ஒற்றை நிறதன்மை]] (monochromaticity) என்றழைக்கபடுகிறது. சொலபோனால் சீரொளியும் இது போன்றதே! வெள்ளை நிறதின் [[அலைவரிசை]]யை (bandwidth) சுமார் 300 நானோமீ. அதே வெள்ளை நிற ஒளியை ஒரு சிவப்பு வடிகட்டியுனுள் (filter) செலுத்தினால் சிவப்பு நிறமாக வெளிப்படும். இந்த சிவப்பு நிறம் பொதுவாக 10 முதல் 20 நானோமீ வரை இருக்கும். ஆனால் HeNe சீரொளியின் அலைவரிசையை 1 நானோமீக்கும் குறைவு. இருப்பினும் ஒற்றை நிறதன்மை என்றால் ஒரேஒரு ஒளி [[அதிர்வு]] இருக்கவேண்டும் அல்லவா? ஆனால் சீரொளி அலைவரிசையை என்றுமே பூஜ்யமாக இருபதில்லை. இதற்கு காரணம் சரியான ஒற்றை நிறதன்மை என்பது [[நிச்சயமற்ற கோட்பாடை]] (uncertainty principle) மீறும் தன்மை ஆகும். இந்த கோட்பாடு நவீன அறிவியலின் ஆணிவேர் ஆகும். ஆதலால் இந்த கோட்பாட்டின் படி ஒரு ஒளியின் அலைநீளம் துளியமாக தெரிந்துவிட்டால் அவ்வொளி எவ்வளவு நேரம் ஒளித்து கொண்டிருக்கும் அல்லது ஒளித்து கொண்டிருக்ககூடும் என்பது கேள்விக்குறியே! அதாவது அந்த ஒளி என்றென்றும் ஒளிர்ந்துகொண்டே இருந்ததது, இன்னும் இருக்கும்! இந்த நிலை நடக்காத ஒன்று. ஆதலால் ஒற்றை நிறதன்மை சீரொளியில் குறிப்பிடுவது ஒரு சிறிய அலைவரிசையை கொண்டதே ஆகும்<ref name=":0" />.

 

 

சாதாரண [[ஒளி]] ஒரு சிறிய துளை வழியாக செல்லும் போது [[ஒளி விலகுதல்]] நடைபெறுகிறது. அதாவது ஒளியின் கற்றை விரிகின்றது. சர்க்கசுகளில் [[விளக்கு வட்டம்]] (spotlight) அது நடைபெறும் இடத்தை காட்டும் பொருட்டு இந்த விளக்குகள் ஒளி பாய்ச்சுகின்றன. இந்த ஒளி ஒரு பட்டை போன்று வானில் தோன்றும். காரணம் இதன் ஒளியின் [[கற்றை விரிவது]] குறைவு. அதே சமயத்தில் சீரொளிக் கற்றையில் இந்த விரிவாக்கம் மிகமிக குறைவு. இந்த சீரொளி கற்றை விரிவாக்கம் ஒரு பாகையின் ஆயிரத்தின் கூறுகளில் அளக்கபடுகிறது. சீரொளி ஒளி [[ஒத்த அதிர்வு குழாயை]] விட்டு வெளியேறுவதற்கு முன்பு [[எதிரொளி]]ப்பதன் மூலமாக பல முறை இடதுவலது திசையில் செல்ல நேருகிறது. எந்த சீரொளிக் கற்றை ஒத்த அதிர்வு குழாயின் மையக்கோட்டில் பயணிக்கிறதோ அந்த ஒளி கற்றைதான் பலமுறை பயணிக்கமுடியும். இதில் ஒளி கற்றை மையகோட்டிலிருந்து சிறிது விலகினாலும் அந்த ஒளி கற்றையால் பலமுறை பயணிக்கமுடியாது. இதனால் வெளியேறும் சீரொளிக் கற்றை நேர்கோட்டில் செல்லவேண்டியதாகிறது. இதனால் சீரொளி ஒரே திசையில் செல்லும் தன்மையைக் கொண்டுள்ளது<ref name=":0" />.

[[File:Laser play.jpg|thumb|center|சீரொளி ஒளி கற்றை மகிழுந்தின் கண்ணாடியில்]]

 

 

[[இசைவுப் பெருக்கம்]] பண்பு சீரொளி ஒளியின் [[தனித்தன்மை]] ஆகும். இசைவுப் பெருக்கம் இருக்க காரணம் சீரொளி கற்றை (1) ஒரே மாதிரியான [[அலைநீளம்]] கொண்டிருப்பது, (2) ஒரே [[திசை]] கொண்டிருப்பது, (3) ஒரே [[கட்டத்தை]] கொண்டிருப்பதும் ஆகும். இது இரு வகைப்படும், (1) இடம் சார்ந்த இசைவு (Spatial coherence) மற்றும் (2) காலம் சார்ந்த இசைவு (Temporal coherence).

 

 

சீரொளியின் மேல் பகுதி ஒளி கற்றையும் கீழ் பகுதி ஒளி கற்றையும் இசைவு கொண்டிருந்தால் அது இடம் சார்ந்த இசைவு எனப்படும். எவ்வளவு தொலைவு வரை இந்த இசைவு இருக்கிறதோ அந்த அளவு இடம் சார்ந்த இசைவு உள்ளது என்று அர்த்தம்<ref name=":0" />.

 

 

இரண்டு சீரொளி கற்றை ஒன்று மற்றொன்றை கடக்கும் பொழுது எவ்வளவு நேரம் இன்றண்டின் இடையே இசைவு இருக்கிறதோ அது காலம் சார்ந்த இசைவு ஆகும். அதாவது எதனை அலைநீளம் வரையில் இந்த இரண்டு ஒளி காற்றையும் இசைவு இருக்கிறதோ அந்த அளவு காலம் சார்ந்த இசைவு உள்ளது என்று பொருள். இதிலிருந்து நாம் அறிவது என்னவென்றால் எவ்வளவுக்குஎவ்வளவு சீரொளி ஒற்றை நிறதன்மை கொண்டுளதோ அவ்வளவுக்குஅவ்வளவு காலம் சார்ந்த இசைவு இருக்கும்<ref name=":0" />.

 

== சீரொளி வரலாறு ==

[[1917]] இல் [[ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன்|ஆல்பெர்ட் ஐன்சுட்டின்]] ''Zur Quantentheorie der Strahlung" (கதிர்வீச்சு பற்றிய குவாண்டம் கோட்பாடு) '' என்னும் தலைப்பிட்ட ஆய்வுக்கட்டுரையில், பின்னாளில் ''சீரொளி, சீர்நுண்ணலை'' (maser) என அறியப்பட்ட கருவிகளுக்கு அடிப்படைகளைப் பற்றி எழுதினார். இதில் எவ்வாறு (1) உயர் ஆற்றல் நிலையில் இருந்து [[எதிர்மின்னி]]கள் (எலக்ட்ரான்கள்) தணிந்த ஆற்றல்நிலைகளுக்குத் தற்செயலாய் தாவும் பொழுது மின்காந்த அலைக்கதிர்கள் அல்லது கதிர்வீச்சு (கதிர் உமிழ்வு) நிகழும் என்றும், (2) உயர் ஆற்றல் நிலையில் இருந்து புறத் ''தூண்டுதலால்'', தணிவான ஆற்றல் நிலைகளுக்குத் தாவி கதிர்வீச்சு (கதிர் உமிழ்வு) நிகழும் (stimulated) என்றும், (3) ஆற்றல் முற்றுமாய் பற்றப்படும் (பற்றி உள்வாங்கப்படும்) (absorption) என்றும் கூறினார். இந்நிகழ்வுகள் ஒவ்வொன்றுக்கும் ஒவ்வொரு நிகழ்தகவு அல்லது வாய்ப்புக் (probability) கெழு (எண்) உண்டு என்று கணித்துக் கூறினார். இந்த நிகழ்தகவு கெழுக்களுக்கு இன்று ''ஐன்சுட்டின் கெழுக்கள்'' (Einstein coefficients) என்று பெயர். இதில் தூண்டுதலால் நிகழும் கதிர்வீச்சே சீரொளிக்கு மிகவும் இன்றியமையாதது

 

பொதுவாக எதிர்மின்னிகள் (எலக்ட்ரான்கள்) அதிக எண்ணிக்கையில் தணிந்த ஆற்றல் நிலைகளிலும், குறைவான எண்ணிக்கையில் உயர் ஆற்றல் நிலைகளில் இருக்கும். [[1950]] இல் [[ஆல்ஃவிரெடு காசுட்லர்]] (Alfred Kastler), என்பவர் இந்நிலையை எவ்வாறு ''தலைகீழாக'' மாற்றி உயர் ஆற்றல்நிலைகளில் அதிக எதிர்மின்னிகளை ஒளிபாய்ச்சி ''ஏற்ற'' முடியும் என்னும் மிக முக்கியமான கருத்தை முன்வைத்தார். இதற்காக இவருக்கு 1966 இல் [[இயற்பியல்]] [[நோபல் பரிசு]] வழங்கப்பட்டது. பின்னர் இரண்டாண்டுகள் கழித்து புரோசல் காசுட்லர் (Brossel, Kastler) மற்றும் விண்ட்டர் (Winter) என்னும் இருவர் செய்முறையாக நிறுவினர்.<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1966/press.html The Nobel Prize in" Physics 1966] Presentation Speech by Professor Ivar Waller. Retrieved 1 January 2007.</ref>

 

[[படிமம்:Laser DSC09088.JPG|thumb|right|250px|[[ஹீலியம்]]-[[நியான்]](HeNe) சீரொளி (லேசர்). நடுவே வெளிச்சமாகத் தெரியும் ஒளிக்கற்றை சீரொளி அல்ல, ஆனால், குழலில் இருந்து வெளிப்பட்டு வலப்புறம் தெரியும் திரையில் [[சிவப்பு]] நிறத்தில் தெரியும் புள்ளி காற்றில் வெளிப்பட்ட லேசர் ஒளியால் உருவானது. இந்த சீரொளியானது [[வளிமம்|வளைமப்பொருளில்]] உருவானது. இது வளிமச் சீரொளி (gas laser)]]

== சீரொளி பயன்பாடுகள் ==