ปัจจุบันเราต้องรู้จัก และเคยได้ยินแสงชนิดหนึ่งที่ถูกใช้งานในหลากหลายด้าน เป็นเทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาขึ้นมาจากอดีต จนถูกใช้งานอย่างแพร่หลาย ซึ่งเราเรียกกันว่า “แสงเลเซอร์“ แน่นอนว่าบทบาทของแสงชนิดนี้ถูกนำมาใช้ในแง่มุมต่างๆ มากมาย ไม่ว่าจะเป็นการนำเอาเลเซอร์มาใช้เป็นส่วนประกอบของฉากในภาพยนตร์ที่เกี่ยวข้องกับโลกอนาคตในฐานะของอาวุธยุคไฮเทค หรือการใช้เป็นวัตถุทำลายล้างสิ่งต่างๆ ที่มีพลังอย่างมหาศาลตามมุมมองของนักสร้างหนัง ไปจนถึงบทบาทที่ใช้ในการเยียวยาผ่าตัด
ในโลกที่มีความทันสมัย แสงเลเซอร์จึงกลายมาเป็นจุดสนใจของผู้คน และไม่ใช่เรื่องที่ดูแปลกใหม่มากจนเกินไปอีกแล้ว แต่เชื่อว่ายังมีผู้คนที่เกิดความสงสัยว่าแสงเลเซอร์เกิดขึ้นมาได้อย่างไร และมีประโยชน์อะไรบ้าง?
หลักการทำงานของเลเซอร์
แสงเลเซอร์เป็นแสงที่มีคุณสมบัติต่างจากแสงชนิดอื่นๆ มีความพิเศษเฉพาะตัว ลำแสงถูกบีบอัดจนมีขนาดเล็ก ความเข้มสูงมากกว่าแสงทั่วไป และมีความเบี่ยงเบนน้อย เรียกได้ว่าเป็น low-divergence beam และมีความถี่แสงเพียงความถี่เดียวเท่านั้น
เลเซอร์ ในภาษาอังกฤษถูกเรียกอย่างเป็นทางการว่า Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation หรือที่เราเรียกกันสั้นๆ ว่า laser เป็นความหมายที่นิยามถึงลำแสงชนิดนี้ว่า การขยายแสงด้วยหลักการแผ่รังสีแบบกระตุ้น
“การขยายแสง” จะหมายถึงการเพิ่มจำนวนของโฟตอนหรือความเข้มแสงให้ดีขึ้นกว่าปกติ โดยทั่วไปอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ในชั้นพลังงานระดับต่ำ ถือว่าเป็นชั้นปกติ คือ E1 เนื่องจากเป็นสภาวะที่มีความเสถียรมากกว่า อะตอมหรือโมเลกุลจะถูกกระตุ้นให้มีการดูดกลืนแสงหรือพลังงาน ที่ช่วยทำให้อะตอมหรือโมเลกุลขยับขึ้นนไปอยู่ในชั้นที่มีพลังงานสูงกว่าเดิมหรือ E2 อย่างไรก็ตามสถานะของพลังงานในชั้นนี้จะไม่มีความเสถียร อาจคงตัวได้เพียงระยะสั้นชั่วคราวเท่านั้น ก็จะคลายพลังงานออกมา เพื่อให้ตัวมันเองกลับเข้าสู่สภาวะเสถียรในชั้นพลังงาน E1 อีกครั้ง
เพราะฉะนั้น พลังงานที่อะตอมหรือโมเลกุลปล่อยออกมาจะมีค่าเป็นผลต่างระหว่างพลังงาน E2-E1 การคายเอาพลังงานดังกล่าวออกมา หรือไม่ว่าจะเป็นการเปล่งแสงก็ตาม จะเป็นไปตามกระบวนการทางธรรมชาติ ซึ่งเรียกว่าการเปล่งแสงแบบเกิดขึ้นเอง (Spontaneous Emission)
ส่วนประกอบเครื่องฉายเลเซอร์
- เนื้อวัสดุที่ใช้สำหรับทำเป็นตัวกลางเลเซอร์ เรียกว่า “Laser Medium”
- การปั๊มพลังงานที่ช่วยให้เนื้อวัสดุซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลางถูกกระตุ้น
- ตัว Optical Cavity
แสงเลเซอร์ถูกค้นพบเมื่อใด ?
ในปัจจุบันเลเซอร์คือ อุปกรณ์ที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีพลังงาน คุณสมบัติหลากหลาย ถูกนำไปใช้งานและการออกแบบ ซึ่งการค้นพบแสงเลเซอร์เกิดขึ้นในปี ค.ศ.1954 โดย ซี. เอช.ทาวน์ส (C.H. Townes) มีการเสนอเป็นหลักทฤษฏีเกี่ยวกับเลเซอร์เอาไว้ โดยผลงานที่ปรากฏในครั้งนั้น เป็นที่ยอมรับจนทำให้เขาได้รับประกาศเกียรติคุณรางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ.1964
ในหลักการของซี. เอช.ทาวน์ส ที่ปรากฏชัดขึ้น กลายเป็นตัวผลักดันให้มีการศึกษาเรื่องของเลเซอร์เพิ่มมากขึ้น การพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านเลเซอร์ที่ที่มีวิวัฒนาการเพิ่มมากขึ้นมาเรื่อยๆ ตามลำดับ จนในเดือนพฤษภาคม ปี ค.ศ.1960 ทีโอดอร์ ไมแมน (Theodore Maiman)
แหล่งข้อมูล https://www.chi.co.th/article/article-931/