ประวัติการค้นพบเลเซอร์

rom_in.gif

เลเซอร์ฟิสิกส์

      เลเซอร์(Laser) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า   ซึ่งเกิดจากกระบวนการที่เรียกว่า Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation  ความคิดในการสร้างเลเซอร์เริ่มจาก ทฤษฏีของไอน์สไตน์ (Albert Einstein)  ในปี ค.ศ. 1917      ซึ่งอธิบายหลักการปล่อยโฟตอนโดยการกระตุ้น (stimulated emission)  อะตอม   เพราะในการเกิดการปล่อยโฟตอนดังกล่าวจะทำให้เกิดความเข้มแสงเพิ่ม  ซึ่งเป็นหลักการของเลเซอร์โดยทั่วไป

            ในปี ค.ศ. 1945  กอร์ดอน (James P. Gordon), ซีเจอร์ (H.J.Zuiger) และทาวเนส (Charles H. Townes) แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย  สหรัฐอเมริกา  ได้สร้างเมเซอร์ (Maser) สำเร็จเป็นครั้งแรก      เมเซอร์นี้ทำงานโดยการปล่อยโฟตอนแบบกระตุ้นและได้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงไมโครเวฟ (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)

            ในปี ค.ศ. 1958 ชอว์โลว์ (Arthur Schawlow) และทาวเนส (Charles Townes) ได้เสนอว่าหลักการของเมเซอร์สามารถนำมาใช้ในการผลิตคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงที่ตามองเห็น  ซึ่งเรียกว่า ออฟทิคอลเมเซอร์ (optical maser) หรือ LASER  ได้

         จากข้อเสนอของทาวเนส และชอว์โลว์  ได้ปรากฏเป็นจริงในอีก 2 ปีต่อมา  คือ ในปี ค.ศ. 1960 ไมแมน (Theodore Maiman) แห่งห้องปฏิบัติการวิจัยของบริษัทฮิวส์ (Hughes) สหรัฐอเมริกา  ได้สร้างเลเซอร์เครื่องแรกของโลกสำเร็จ   โดยเลเซอร์เครื่องแรกนี้เป็นเลเซอร์ทับทิม (ruby laser) ซึ่งเป็นเลเซอร์ของแข็ง (solid state laser) และให้แสงสีแดงเป็นช่วงๆ  หรือแบบพัลส์ (pulse) ที่มีความยาวคลื่น 694.3 nm

           ต่อมาในปลายปี ค.ศ. 1960  มีการสร้างเลเซอร์แก๊ส (gas laser)  เครื่องแรกของโลก   ซึ่งเป็นแก๊สผสมระหว่างฮีเลียมกับนีออนโดย จาวาน (A. Javan) , เบนเนท(W.R.Bennett. Jr.)  และ เฮอร์เรียท (D.R.Herriot)  แห่งห้องปฏิบัติการเบลล์ (Bell) สหรัฐอเมริกา  อย่างไรก็ตาม ฮีเลียม - นีออน เลเซอร์เครื่องแรกที่ให้รังสีอินฟราเรดอย่างต่อเนื่องที่ความยาวคลื่น 1.15 µm  และในปี ค.ศ. 1962  ริกเดน (J.D.Rigden) และไวท์ (A.D.White)   แห่งห้องปฏิบัติการเบลล์ก็ประสบผลสำเร็จในการสร้างฮีเลียม - นีออนเลเซอร์  ที่ให้แสงสีแดงอย่างต่อเนื่องที่ความยาวคลื่น 632.8 nm   ซึ่งถือว่าเป็นเลเซอร์เครื่องแรกที่ทำงานแบบต่อเนื่อง (continuous wave หรือ CW )  ในช่วงที่ตามองเห็น  การพัฒนาฮีเลียม - นีออนเลเซอร์ ยังคงดำเนินการมาจนถึงปัจจุบันเพราะเลเซอร์ชนิดที่เป็นเลเซอร์ที่รู้จัก  และใช้งานอย่างกว้างขวางที่สุดมากกว่าบรรดาเลเซอร์ต่างๆ ทั้งหมดที่สร้างมา   ยิ่งกว่านั้นเมื่อเร็วๆ นี้ได้มีการผลิตฮีเลียม - นีออนเลเซอร์  ในเชิงพาณิชย์ซึ่งให้แสงสีเขียว  และแสงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่น  543.5 nm  และ  1532.5 nm  ตามลำดับ   นอกเหนือจากฮีเลียม - นีออนเลเซอร์ให้แสงสีแดงที่ใช้กันอยู่ทั่วไปแล้วอีกด้วย

         ในปี ค.ศ. 1962  เช่นกัน  ได้มีการค้นพบเลเซอร์แบบสารกึ่งตัวนำ (semiconductor diode laser  หรือเรียกสั้น ๆ ว่า  diode laser) ซึ่งเป็นแกลเลียม - อาร์เซไนต์ (GaAs p-n junction) และให้เลเซอร์ในช่วงใกล้อินฟราเรดหรือความยาวคลื่นประมาณ 8500 nm

         และนับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1962 เป็นต้นมา  ได้มีการค้นพบเลเซอร์แบบอื่น ๆ  อีกมากมาย    ซึ่งจะสรุปเฉพาะเลเซอร์ที่สำคัญ  ดังนี้

ประเภท

ปีที่ค้นพบ (ค.ศ.)

ชนิด

แก๊ส (gas laser)

1963
1964
1964
1966
1968
1968

N2
Argon
 CO2 (กำลังต่ำ)
Copper Vapor
 CO2 (กำลังสูง)
He - Cd

ของแข็ง (solid state laser)

1961
1964

Nd : Glass
Nd : YAG (Yttrium Aluminum Garnet)

ของเหลว(liquid laser)

1965
1966

HCI (Chemical laser)
Dye laser

           การพัฒนาเลเซอร์ยังคงดำเนินต่อไปนี้  มีการค้นพบเลเซอร์ชนิดใหม่ๆ ที่มีความยาวคลื่นต่างๆ ดังเช่น  เอกไซเมอร์เลเซอร์ (excimer laser)  หรือ rare gas halide laser ที่พบในปี ค.ศ. 1975  เป็นเลเซอร์ที่ให้รังสีอัลตราไวโอเลตในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 190 - 300 nm    และในปี ค.ศ. 1984 โรบินสัน (A.L Robinson)  และคณะแห่งห้องปฏิบัติการลอเรนซ์ลิเวอร์มอร์  (Lawrence Livermore Laboratory) สหรัฐอเมริกา     ก็ประสบผลสำเร็จเป็นครั้งแรก ในการสร้างเอกเรย์เลเซอร์ (X-ray laser) ซึ่งให้รังสีในช่วงความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ประมาณ 1 - 2 A°

             จะเห็นได้ว่าได้มีการค้นพบเลเซอร์ชนิดต่างๆ มากมาย   ซึ่งเลเซอร์เหล่านี้สามารถให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้เกือบจะทุกความยาวคลื่น  ตั้งแต่รังสีเอกซ์ - อัลตราไวโอเลต - ช่วงที่ตามองเห็น - จนถึงรังสีอินฟราเรดและมีเลเซอร์อีกหลายชนิดที่ทำงานได้ทั้งแบบคลื่นต่อเนื่อง (continuous wave) และแบบพลัส์ (pulsed)  ดังนั้นปัจจุบันนี้เลเซอร์จึงถูกนำไปประยุกต์ใช้ในงานด้านต่างๅอย่างกว้างขวาง

 

  ถัดไป>>

 

 

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล