ازداد استخدام الليزر في العقود الأخيرة بشكل واسع، و في مختلف المجالات. فما هو ؟ كيف تتم صناعته و أين يستخدم؟. تابع معنا القراءة..
ما هو الليزر؟
هو جهاز يحفز الذرات أو الجزيئات على إصدار الضوء بأطوال موجية معينة ويضخم هذا الضوء ، وينتج عادةً شعاعًا ضيقًا جدًا من الإشعاع. يغطي الانبعاث بشكل عام نطاقًا محدودًا للغاية من الأطوال الموجية المرئية أو تحت الحمراء أو فوق البنفسجية. تم تطوير العديد من أنواع الليزر المختلفة بخصائص متنوعة للغاية. كما أن اسمه هو اختصار لعبارة “تضخيم الضوء بالانبعاث المحفز للإشعاع”.
كيف نشأ الليزر؟
هو ثمرة اقتراح قدمه ألبرت أينشتاين في عام 1916 بأنه في ظل الظروف المناسبة يمكن للذرات أن تطلق الطاقة الزائدة كضوء – إما تلقائيًا أو عند تحفيزها بالضوء. لاحظ الفيزيائي الألماني رودولف فالتر لادنبرغ لأول مرة انبعاثات محفزة في عام 1928 ، على الرغم من أنه في ذلك الوقت بدا أنه ليس له فائدة عملية.
في نهاية عام 1953 ، أظهر تشارلز إتش. تاونز جهازًا عاملاً يركز على جزيئات الأمونيا “المتحمسة” (انظر أدناه مستويات الطاقة والانبعاثات المحفزة) في تجويف الموجات الصغرية الرنانة ، حيث تنبعث منها تردد ميكروويف خالص.
في ديسمبر 1960 ، قام علي جافان وويليام بينيت الابن ودونالد هيريوت في مختبرات بيل ببناء أول ليزر غاز ، والذي أنتج شعاعًا مستمرًا من الأشعة تحت الحمراء من مزيج من الهيليوم والنيون. في عام 1962 ، صنع روبرت إن هول وزملاؤه في مركز جنرال إلكتريك للبحث والتطوير في شينيكتادي ، نيويورك ، أول ليزر أشباه الموصلات.
سرعان ما استحوذهذا الاختراع على الخيال العام ، ربما بسبب تشابهه مع “الأشعة الحرارية” للخيال العلمي ، استغرق تطوير التطبيقات العملية سنوات.
عناصر الليزر:
- معظم وسائطه عبارة عن غازات أو مواد صلبة. عادةً ما يتم احتواء الغازات في أنابيب أسطوانية ويتم تحفيزها بواسطة تيار كهربائي أو مصدر ضوء خارجي ، والذي يُقال إنه “يضخ” ليزر. وبالمثل ، قد تستخدم ليزرات الحالة الصلبة أشباه موصلات أو بلورات شفافة بتركيزات صغيرة من الذرات الباعثة للضوء.
- هناك حاجة إلى مرنان بصري لبناء الطاقة الضوئية في الحزمة. يتكون الرنان من خلال وضع زوج من المرايا في مواجهة بعضهما البعض بحيث ينعكس الضوء المنبعث على طول الخط بين المرايا ذهابًا وإيابًا. عندما يتم إنشاء انعكاس في الوسط ، تزداد شدة الضوء المنعكس ذهابًا وإيابًا مع كل مرور عبر وسط الليزر. يتسرب ضوء آخر حول المرايا دون تضخيمه. في التجويف الفعلي لليزر ، تنقل إحدى المرآتين أو كلتيهما جزءًا بسيطًا من الضوء الساقط. يعتمد جزء الضوء المنقول – أي الشعاع الليزري – على النوع . إذا كان يولد شعاعًا مستمرًا ، فإن كمية الضوء المضافة عن طريق الانبعاث المحفز في كل رحلة ذهابًا وإيابًا بين المرايا تساوي الضوء الخارج في الحزمة بالإضافة إلى الخسائر داخل الرنان البصري.
تطبيقات الإشعاع الليزري:
- ماسحات ليزرية (Laser scanners): في الماسحات الضوئية الليزرية في السوبر ماركت ، تقوم مرآة دوارة بمسح شعاع أحمر. تكتشف المستشعرات الضوئية الضوء المنعكس من الرموز الشريطية المخططة على العبوات ، وتقوم بفك تشفير الرمز ، وترحيل المعلومات إلى جهاز كمبيوتر حتى يتمكن من إضافة السعر إلى الفاتورة.
- أقراص بصرية (Optical discs): تعمل الأجهزة الليزرية شبه الموصلة الصغيرة وغير المكلفة على قراءة البيانات من مجموعة متنوعة متزايدة من تنسيقات الأقراص المضغوطة الضوئية لتشغيل الموسيقى وعرض تسجيلات الفيديو وقراءة برامج الكمبيوتر.
- أنظمة اتصالات الألياف الضوئية: تستخدم أنظمة اتصالات الألياف الضوئية التي تنقل الإشارات لأكثر من بضعة كيلومترات أيضًا أشعة الليزر شبه الموصلة.
- الاستخدامات الصناعية: لا يشوه شعاع الليزر المواد المرنة كما يفعل المثقاب الميكانيكي ، لذلك يمكنه حفر ثقوب في مواد مثل الحلمات المطاطية الناعمة لزجاجات الأطفال. وبالمثل ، يمكن للأشعة الليزرية أن تثقب أو تقطع إلى مواد شديدة الصلابة دون تخفيف القطع أو الشفرات. على سبيل المثال ، تم حفر ثقوب في قوالب الماس المستخدمة في سحب الأسلاك باستخدام التقنيات الليزرية أيضاً.
التطبيقات الطبية للأشعة الليزرية:
- يقوم الشعاع الليزري بكي الجروح وإيقاف النزيف في الأنسجة الغنية بالدم مثل الجهاز التناسلي الأنثوي أو اللثة. يمكن لأطوال موجات الليزر القريبة من ميكرومتر واحد أن تخترق العين ، أو تلحم الشبكية المنفصلة في مكانها ، أو تقطع الأغشية الداخلية التي غالبًا ما تصبح غائمة بعد جراحة الساد.
- يمكن لنبضات ليزر أقل شدة من المعتاد أن تدمر الأوعية الدموية غير الطبيعية التي تنتشر عبر شبكية العين في المرضى الذين يعانون من مرض السكري ، مما يؤخر العمى المرتبط غالبًا بالمرض. يقوم أطباء العيون بتصحيح العيوب البصرية جراحيًا عن طريق إزالة الأنسجة من القرنية وإعادة تشكيل الطبقة الخارجية الشفافة للعين بنبضات فوق بنفسجية مكثفة.
- يمكن توصيل ضوء الليزر إلى أماكن داخل الجسم لا تستطيع الأشعة الوصول إليها بطريقة أخرى. أحد الأمثلة المهمة يتضمن تمرير الألياف عبر مجرى البول إلى الكلية بحيث يمكن لنهاية الألياف توصيل نبضات ليزر مكثفة إلى حصوات الكلى.
- يمكن توصيل الطاقة الليزرية إلى مناطق دقيقة في مفصل الركبة أثناء الجراحة بالمنظار.
- تطبيق طبي آخر لليزر في علاج الأمراض الجلدية. يمكن لليزر النبضي أن يبيض أنواعًا معينة من الوشم بالإضافة إلى الوحمات ذات اللون الأحمر الداكن التي تسمى بقع بورتوين. تشمل العلاجات التجميلية إزالة شعر الجسم غير المرغوب فيه والتجاعيد.
للمزيد اقرأ:
laser | Definition, Acronym, Principle, Applications, & Types
