ما هو الليزر وكيف يتم توليد شعاع الليزر وما أهم تطبيقاته العملية

اليوم، يُعدّ الليزر مكوّنًا أساسيًّا لجميع الأجهزة في منازلنا وفي مكاتبنا، وفي المتاجر التي نتسوق فيها، لكن هل تعلم ما هو الليزر؟

3 إجابات
طالبة
الصيدلة, Menoufia University (Egypt)

تنتج أشعة الليزر من انطلاق الفوتونات، إذ إن الذرة تتكون من نواة تحتوي على بروتونات ونيترونات، وتدور الإلكترونات حولها بداخل مستويات طاقة محددة.

لكن عند استقبال أي طاقة زائدة عن حد الذرة كالحرارة مثلًا، فتبدأ الإلكترونات ذات الطاقة الأقل بامتصاص الطاقة الخارجية، فتنتقل إلى مستوى طاقة بإمكانه استيعاب هذا المقدار من الطاقة الزائدة عنها، مما يجعلها في مكان غير مكانها الأصلي، لذا تتجه إلى فقدان تلك الطاقة والعودة إلى مدارها الأصلي.

وللتبسيط، يمكننا ان نتصور الإلكترونات ببالونة بها كمية متوسطة من الهواء، وتلك البالونة موجودة في مساحة تستوعبها تمامًا، لكن أحدٌ ما قد زاد الهواء بها، فلم تعد المساحة السابقة تستوعبها لذا نقلت إلى مكان أكبر، ولكن مع مرور الوقت، فإن البالونة تبدأ بتفريغ الهواء، هكذا الذرة تمامًا والهواء في البالونة يعبر عن الطاقة المستحثة.

لكن رحلة العودة إلى المدار الأصلي تتم على خطوات، فمثلًا وكما توضح الصورة، عندا استثارت إحدى الإلكترونات، تنتقل من مستوى الطاقة الأرضي أو الأول، إلى مستوى الطاقة الرابع، وما يلبث هذا هذا الإلكترون أن يفقد طاقته ويهبط إلى مستوى الطاقة الثالث، ومن ثم يهبط مرة أخرى لكن بسرعة أقل وأثناء هبوطه هذه المرة يطلق الطاقة التي فقدها على هيئة إشعاع الليزر، من هنا بدأت عمليات تكثيف لتلك الأشعة من خلال انحصار تلك الإلكترونات بين مرآتين إحداهما شديدة الانعكاس والأخرى جزئية، مثبتان بشكل متوازي حتى تتمكن الفوتونات من أن تسافر بينهما، وبالتأكيد يكون هنالك مضخة للطاقة لتحفيز الإلكترونات، ولهذا فإن كلمة ليزر هي عبارة عن اختصار باللغة الإنجليزية (LASER)، أو  Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation، أو تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المستحث للإشعاع.

أكمل القراءة

0
طالب
المحاسبة, جامعة تشرين

يطلق مصطلح الليزر اختصارًا لجملة “تضخيم الضوء بواسطة الانبعاثات المحفزة للإشعاع”، إذ يوصف الليزر بأنه جهاز يعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم، بهدف إنشاء حزمة من الضوء عبر تحريض الذرات لإطلاق الفوتونات عند أطوال موجية معينة، يتسم الضوء الصادر عن الليزر بكونه شديد لتركيز وقليل الإنحراف.

بإمكاننا التمييز بين أربعة أنواع من الليزر، تختلف فيما بينها بنوع وسيط الليزر المستخدم، وهي:

  • ليزر الحالة الصلبة: يكون الوسط في هذا النوع من الليزر جسمًا صلبًا كالزجاج أو المواد البلورية، تتم عملية إضافة الشوائب للمادة النشطة في هذا النوع من الليزر عبر إضافة الأيونات كشوائب ضمن المادة المضيفة، تعتبر شوائب السيريوم (Ce)، والإربيوم (Eu)، والتيربيوم (Tb) أكثر العناصر استخدامًا في هذا النوع من الليزر.
  • الليزر الغازي: يتم إنتاج الليزر في الليزر الغازي عبر تفريغ تيار كهربائي في غازٍ ضمن وسيط الليزر، أي أن وسيط الليزر هو من يحدد طول موجة الليزر كفاءته، لليزر الغازي أنواعٌ عديدةً منها: ليزر الهليوم (He)، وليزر النيون (Ne)، وليزر الأرجون الأيوني.
  • الليزر السائل: يكون وسيط الليزر المستخدم سائلًا، يقوم الضوء في هذا النوع من الليزر بتوفير الطاقة للوسيط، ومن الأمثلة على هذا النوع: الليزر الصبغي، الذي يستخدم صبغةً ممزوجةً بمذيب كوسيطٍ لليزر، يتولد الضوء في الليزر الصبغي من عملية استثارة الأصباغ العضوية الذائبة في المذيبات السائلة.
  • ليزر أشباه الموصلات: يطلق على هذا النوع مصطلح ثنائيات الليزر ، ويتميز ليزر أشباه الموصلات بصغر حجمه، واستهلاك الطاقة المنخفض. تستخدم الطاقة الكهربائية في هذا النوع من الليزر كمصدرٍ لإثارة الذرات، على عكس ليزر الحالة الصلبة الذي يستخدم فيه الطاقة الضوئية لإثارة ذرات البلور.

أكمل القراءة

0
مهندسة طاقة كهربائية
هندسة الطاقة الكهربائية, Tishreen university

الليزر هو جهاز يصدر منه شعاع ضوئي عبارة عن حزم ضوئيّة قوية طويلة من تردد ولون واحد، وغالباً أحمر على خلاف الضوء الأبيض العادي الذي يصدر من ترددات مختلفة، وباختصار هو أنبوب أو آلة تضخ التريليونات من جزيئات الضوء على دفعة واحدة  بشكل شعاع قوي، صُنع أول جهاز ليزري عام 1960واستخدامه  الآن وصل إلى عدة مجالات:

  • المجال الطبي: الجراحة الليزرية ومعالجة البصر.
  • المجال التقني: قارئات الباركود ومعالجة المعلومات في أقراص DVD وCD وطابعات الليزر.
  • المجال الصناعي: القطع والنقش والحفر كقطع أقمشة الملابس

يتكون الليزر من وسط تضخيم ومصدر للطاقة مع عاكس كلّي لها أو عاكس جزئي ومخرج للأشعة الليزريّة وأهم مافي عناصره الكتلة الذريّة الحاوية على الكترونات والتي تُحفّز من قبل ليزر آخر أو فلاش الزينون في الكاميرا، بحيث يومض أنبوب الفلاش بالتيار الكهربائي عالي التردد ويضخ طاقة الفوتونات في بلورة الياقوت ( وسط التضخيم) وتكتسب ذراتها الطاقة بالقفز إلى مستوى أعلى في عمليّة تسمّى الامتصاص.

ومن ثمّ تعود الذرات إلى مستواها السابق بإعطاء فوتونات تضطرب داخل ذرات بلورة الياقوت بعمليّة تسمّى الانبعاث التلقائي وتتحرك هذه الفوتونات بسرعة الضوء، ويتكرر هذا بقيام أحد الفوتونات بتحفيز ذرة مثارة مسبقاً ،ويكون رد فعل الذرة إعطاء فوتون بعملية تسمى الانبعاث المحثوث، أما في أنبوب الليزر تقوم المرآة في إحدى جوانبه بالحفاظ على حركة الفوتونات وفي النهاية الأخرى تقوم المرآة بطرد وجذب بعض الفوتونات تسمّى الهاربة منها بالضوء الليزري القوي.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هو الليزر وكيف يتم توليد شعاع الليزر وما أهم تطبيقاته العملية"؟