لمحة عامة عن أشعة الليزر وعملها واستخداماتها

وسوف نذكر كثير من التفاصيل الخاصة بهذه الأشعة، كما سوف نوضح خصائصها وكيفية عملها، بالإضافة إلى توضيح استخداماتها، وهذا كله على موقعنا مفاهيم.

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

جدول المحتويات

• لمحة عامة عن أشعة الليزر
• عمل أشعة الليزر
• خصائص أشعة الليز
• استخدامات الليزر
• حقائق هامة حول هذه الأشعة

لمحة عامة عن أشعة الليزر

• هي عبارة عن أشعة ضوئية ضيقة جدا، ولكنها تمتاز بالطاقة العالية التي تجعلها شديدة التماسك، سواء كان زمانيا أو مكانيا، كما أن هذه الأشعة لها أطوال موجية متشابهة جدا، مما يجعلها موحدة اللون مع تساوي ترددها، بالإضافة إلى أنها متطابقة الطور الموجي.
• ومن الجدير بالذكر أن هذه الأشعة قد تكون مرئية يمكن مشاهدتها، وقد تكون غير مرئية التي تتمثل بالاستعانة في جهاز إلكتروني بصري، يمكن الإحساس بها، وهذه الأشعة يتم إنتاجها من خلال مصادر غير طبيعية، وذلك عن طريق تضخيم الفوتونات بطاقة كبيرة أعلى من المعدل الطبيعي، وذلك عن طريق تصادم هذه الفوتونات مع فوتونات أخرى، وهذه الأشعة تختلف في خصائصها عن الأشعة المنبعثة من أجهزة الفلاش، أو المصابيح الكهربائية.
• وتستطيع هذه الأشعة حمل كميات كبيرة من الطاقة، حيث تقدر هذه الطاقة بحوالي 100 مليون واط لكل سنتيمتر مربع، ومن الممكن أن تتعدى هذا الرقم، كما أن هذه الأشعة لها القدرة على الانتقال إلى مسافات واسعة جدا، دون أن يحدث لها أي تشتت، ويرجع ذلك إلى طاقتها العالية التي تمتاز بها، بالإضافة إلى تركيزها القوي، كما أنه تتميز بزاوية منفرجة ضيقة جدا، كما أن الضوء المنبعث من هذه الأشعة يتم انتقاله على هيئة أمواج تقطع مسافة يطلق عليها الطول الموجي، وتنتقل هذه الأشعة إما على مراحل متتالية، أو تطلق في نفس الوقت مع قممها، وهذا ما يوضح كون أشعة الليزر ضيقة جدا، ولذلك يتم تسليطها على بقع صغيرة جدا.
• بالإضافة إلى ما ذكر أنه يوجد أنواع متعددة من الليزر ولكنها جميعها تشترك في شيء واحد، وهو تحفي الإلكترونيات التي توجد في المواد أي مستويات تحمل طاقة أعلى داخل ذرة النواة، ثم يتم انخفاض هذه الطاقة إلى مستويات أقل، وهو ما يؤدي إلى إنشاء فوتونات لها نفس الطاقة، كما أنه تحمل نفس الطول الموجي.

عمل أشعة الليزر

• تعمل هذه الأشعة عندما تمتص الطاقة من خلال الإلكترونيات الموجودة داخل الذرة من خلال عدسات خاصة، وبعض البلورات، بالإضافة إلى استخدام أنواع معينة من الغازات، وهذا الامتصاص يحدث عن مرور التيار الكهربائي أو استخدام نوع آخر من الليزر، مما ينشأ عن هذا الامتصاص توهج، ثم تتنقل الإلكترونيات المتوهجة من المستوى الأقل طاقة إلى المستوى الأعلى طاقة، وعندما تعود الإلكترونيات إلى حالتها الطبيعية، فإنها تؤدي إلى انبعاث فوتونات ضوئية تتميز بأنها متماسكة ومتساوية في أطوالها الموجية، وهذا ما يثبت أن قمة وقاع الموجات الضوئية ثابتين، أما الضوء المرئي الذي يتضمن مجموعة من الأطوال الموجية مختلفة الطول فإنها تتميز بعدم تماسكها.

خصائص أشعة الليز

• تعد هذه الأشعة موحدة اللون: حيث أن الضوء المنبعث من هذه الأشعة يتميز بأنه لون موحد، وذلك اللون يحتوي على ضوء موجي واحد، وهذا على عكس الضوء المرئي الذي يتميز بأنه يحتوي على ألوان متعددة، بالإضافة إلى احتوائه على أمواج طولية مختلفة.
• اتجاهي: وذلك لأن الأشعة المنبعثة يتم انبعاثها في خطوط ضيقة جدا وتسير في اتجاه محدد، وذلك على عكس الأشعة المنبعثة من المصادر الأخرى، مثل: ضوء الشمس أو ضوء المصباح، فإنها تتميز بانبعاث الضوء في اتجاهات متعددة.
• متماسكة: وهذا ما يعني أن الأطوال الموجية لهذه الأشعة تقع ضمن حيز الزمان والمكان.

استخدامات الليزر

تدخل أشعة الليزر في العدد من المجالات ومن أبرز استخداماتها ما لي:

• في التطبيقات الصناعية: حيث تستخدم في تقطيع القطع المعدنية، مثل: قطع الألماس أو قطع المعادن الثقيلة الحجم، كما يمكن استخدامه في عملية لحام المعادن والمواد التي تعالج بالحرارة، وقد تم استخدامه حديثا في تصنيع وإضاءة المصابيح الفاخرة، وذلك عن طريق استخدام الليزر الأزرق، والفسفور، وذلك من أجل إنتاج ضوء أبيض قوي يتميز بشدة سطوعه.
• في مجال التطبيقات الطبية: حيث يمكن استخدام الليزر في العمليات الجراحية الدقيقة التي تتمثل في استئصال أي جزء دون إسالة الدماء، كما يمكن استخدامها من أجل وقف النزيف الذي يحدث في الأنسجة التي تتميز بغناها بالدماء، ويتم استخدامها في عملية كي الجروح، كما يمكن استخدامها في إزالة الشعر والتجاعيد، والوشم، وتستخدم أيضا في تفتيت حصوات الكلى، وذلك لكي يسمح الجسم بمرورها عبر البول، وذلك ليتم التخلص منها.
• مجال تطوير المنتجات التجارية: حيث يتم استخدامها في تصنيع ماسحات الباركود، وتشغيل الأقراص المدمجة، بالإضافة إلى استخدامها في تصنيع الصور المجسمة، كما تدخل في الأشعة في تصنيع بعض قطع الكمبيوتر.
• في مجال الاتصالات: حيث يتم استخدام هذه الأشعة في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية، كما أنها تؤدي دورا هاما في معالجة المعلومات، كما أنها تمكن المستخدم لها من تسجيل المعلومات لكي تم استرجاعها عند وقت الحاجة إليها.
• في مجال الدفاع: حيث أن هذه الأشعة تتميز بقدرتها الفائقة على توصيل الطاقة إلى الأهداف العسكرية بسرعة شديدة، والتي تعدل سرعة الضوء، ولذلك يتم الاعتماد عليها في تمييز الأهداف المراد الوصول إليها لتدميرها، كما يمكن من خلاله توجيه الذخائر إلى الهدف، كما أنها تستخدم في أجهزة انقاد القانون، حيث يتم من خلالها قياس السرعة من أجل تحديد الأهداف بدقة.
• تستخدم في أدوات التحليل الطيفي: وذلك لأنها تؤدي عملا رائعا يمكن من خلاله أن يتوصل العلماء إلى التعرف على المواد التي تمت من خلالها صناعة بعض الأشياء، فمثلا يوجد نوع من هذه الأشعة يمكن من خلاله معرفة المواد الكيميائية التي توجد في الصخور الموجودة على كوكب المريخ.

حقائق هامة حول هذه الأشعة

• يعد مصطلح LASER هو عبارة عن الحروف الأولى من الكلمات الموجودة في عبارة Light Amplification Stimulated Emission Of Radiation معناها تضخيم الضوء عن طريق تحفيز الإشعاع.
• تنقسم أشعة الليزر إلى أربع مجموعات، حيث تعتبر المجموعة الأولى أنها أضعف أنواع الليزر، والتي لها خصائص تميزها، حيث أنها تعد من الأشعة الآمنة للعين، إلى المجموعة الرابعة التي تعد أقوى المجموعات في العالم، والتي تستطيع أن يتم إشعال النار من خلالها.
• يعد المارز هو أول ليزر تم تطويره وهو يشبه إلى حد كبير جهاز الليزر الموجود حاليا، حيث يؤدي نفس الوظيفة وهي تحفيز انبعاث الضوء، ولكن يختلف عنه في أن الضوء المنبعث من هذا الجهاز ضوء غير مرئي، وإنما هو عبارة عن موجات صغرية تعمل على تضخيم الموجات الصغرية وذلك عن طريق الانبعاث المحفز.
• يرجع الفضل إلى نظرية العالم ألبرت أينشتاين إلى اكتشاف الليزر، حيث ساهم بدور واضح من خلال نظريته الخاصة بالانبعاثات المحفزة للإشعاع.