LASER Part I : แสง LASER คืออะไร , มีคุณสมบัติอย่างไร

เลเซอร์ ศัพท์ที่หลายๆคนคงคุ้นหูกันดีทั้งจากการ์ตูน , ภาพยนตร์ ,  เกม หรือกระทั่งในชีวิตจริง เช่นวิทยาศาสตร์การแพทย์ การใช้เลเซอร์เพื่อการผ่าตัด การใช้เลเซอร์ในการดูแลรักษาผิว , วิทยาศาสตร์เพื่อทางทหาร ลำแสงเลเซอร์ เป็นต้น แต่รู้หรือไม่ว่าความเป็นจริงแล้ว เลเซอร์ คือ อะไร? หรือปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดลำแสงเลเซอร์นี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร? วันนี้เราจะมาหาคำตอบกัน

LASER หรือที่ย่อมาจาก Light Amplification By Stimulated Emission of Radiation มีความหมายตามตัวอักษรว่า “การเพิ่มปริมาณคลื่นแสงโดยการกระตุ้นให้ปล่อยคลื่นแสงออกมา” เลเซอร์ จะหมายรวมไปถึงการให้พลังงานผ่านทางสื่อนำแสง ซึ่งสื่อนำแสงอาจเป็นได้ทั้งของแข็ง ของเหลว ก๊าซ หรืออิเล็กตรอนอิสระที่มีคุณสมบัติสามารถนำแสงได้ ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด ออบติคอล คาวิตี้ (Optical cavity) จะประกอบไปด้วยกระจก 2 อัน ที่จะจัดเรียงแสงเข้าด้วยกันครั้งแล้วครั้งเล่า โดยที่แต่ละครั้งจะผ่านสื่อนำแสง โดนหนึ่งในกระจกนั้น (Output coupler) จะส่งลำแสงออกมา แสงเลเซอร์ คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่แคบๆ (คลื่นแสงที่มีความถี่ค่าเดียว) หรืออาจกล่าวได้ว่า “แสงเลเซอร์เป็นแสงบริสุทธิ์ที่สุด เท่าที่นักวิทยาศาสตร์จะผลิตขึ้นมาได้” โดยแสงเลเซอร์มีคุณสมบัติพิเศษที่ทำให้แสงเลเซอร์แตกต่างจากแสงทั่วๆไป ดังนี้

4. มีความเข้ม (Intensity หรือ Brightness) สูงมากแสงเลเซอร์มีลักษณะโดดเด่นไม่ซ้ำแหล่งกำเนิดแสงชนิดอื่นในเชิงความเข้มสูง และเมื่อลำแสงตกกระทบวัตถุ ก็เกิดความระยิบระยับของลำแสงขึ้น(Laser Speackle) โดยเฉพาะเมื่อวัตถุนั้นมีความหยาบหรือแม้แต่ในบรรยากาศที่มีฝุ่นละอองหรือควันซึ่งเป็นอนุภาคแขวนลอยอยู่อย่างrandom ทั้งนี้เนื่องจากแสงเลเซอร์เกิดการสะท้อนแบบไม่มีทิศทางกับอนุภาค หรือผิวของวัตถุ และเกิดการแทรกสอดของลำแสง ทำให้เกิดความระยิบระยับขึ้นจึงเป็นมิติของการมองเห็นโดยใช้ Laser displays แสงเลเซอร์กำลังต่ำๆ เช่น เลเซอร์ฮีเลียม-นีออน ขนาด 1 mW ก็มีความเข้มสูงกว่าแสงพระอาทิตย์ ฉะนั้นถ้าฉายเข้าตามนุษย์โดยตรงแล้ว จะเป็นอันตรายต่อนัยน์ตาถึงตาบอดได้

เนื้อหาจาก

Gould, R. Gordon (1959). "The LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". in Franken, P.A. and Sands, R.H. (Eds.). The Ann Arbor Conference on Optical Pumping, the University of Michigan,

นพพร รัตนช่วง.ม.ป.ป.คู่มือปฏิบัติการฟิสิกส์ยุคใหม่ (01420222). คณะศิปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน,นครปฐม.(อัดสำเนา).

http://www.rmutphysics.com/charud/oldnews/181/Laser-Introduction.htm

http://www.sc.mahidol.ac.th/scpy/Optics/basic_laser2.htm

ภาพจาก

http://www.beamq.com/