ما هي عناصر الليزر الأساسية؟

2 إجابتان

الليزر: هو جهاز يُحفز الذرات أو الجزيئات على انبعاث الضوء عند أطوال موجيّة معينة ويضخّم ذلك الضوء، وينتُج عادةً شعاعاً ضيقاً جداً.  تم تطوير العديد من أنواع الليزر المختلفة، مع خصائص متنوعة للغاية. وبشكل مختصر يُعرّف الليزر بأنّه “تضخيم الضوء من خلال انبعاث الإشعاع المُحفّز”، ويختلف الليزر عن مصادر الضوء التقليديّة بأربعة خواص هي:

1.  التماسك: إنّ موجات الضوء العادي لها العديد من الأطوال الموجية؛ وبالتّالي فإنّ الفوتونات المنبعثة من مصادر الضوء العادي تكون خارج الطور وهذا سيجعل الضوء العادي غير مترابط، على عكس موجات ضوء الليزر التّي يكون لها طول موجي واحد فقط؛ وبالتّالي فإنّ جميع الفوتونات المنبعثة من ضوء الليزر تكون ضمن الطور؛ وهذا يجعل ضوء الليزر متماسكاً.

2.  الاتجاه: شعاع الليزر ضيق جداً ويمكن تركيزهُ على منطقةٍ صغيرةٍ جداً؛ وهذا يجعل ضوء الليزر عالي الاتجاه.

3.  القدرة الأحادية: تحتوي موجات الضوء الليزريّة على طول موجي واحد أو لون واحد فقط؛ لذا يُعرّف بالضوء أحادي اللون.

4.   الكثافة العالية: ينتشر ضوء الليزر في منطقة صغيرة؛ وبالتّالي تتركّز كل الطاقة على منطقة ضيقّة، وهذا يجعل ضوء الليزر ذو كثافة أكبر من كثافة الضوء العادي.

يتم تصنيف الليزر إلى أربعة أنواع بناءً على نوع وسط الليزر المستخدم:

  • ليزر الحالة الصلبة.
  • ليزر الغازي.
  • الليزر السائل.
  • ليزر أشباه الموصلات.

عناصر الليزر الرئيسيّة:

  • مصدر الضّخ: يُمكن إنتاج انعكاسات الضوء في وسط غازي أو سائل أو صلب، ولكن معظم وسائط الليزر عبارة عن غازات أو مواد صلبة. عادةً يتم احتواء غازات الليزر في أنابيب أسطوانيّة يتم التحفيز فيها بواسطة تيار كهربائي أو مصدر ضوء خارجي.
  • الوسط الفعّال: وقد تكون بعض الأوساط كالغازات، أو السوائل، أو أشباه الموصلات، أو البلورات الشفافة بتركيزات صغيرة من الذرات التي ينبعث منها الضوء أوساطاً فعالة، ويعتبر الوسط الفعّال هو العامل الرئيسي لتحديد الطول الموجي للعملية.
  • المرنان البصري: هناك حاجة إلى مرنان بصري لبناء طاقة الضوء في الشعاع، ويتكون المرنان من خلال وضع زوج من المرايا في مواجهة بعضهما البعض بحيث ينعكس الضوء المنبعث على طول الخط بين المرايا ذهاباً وإياباً. عندما يتم إنشاء انعكاس الضوء في الوسط، فإن الضوء المنعكس ذهاباً وإياباً تزداد شدّته مع كل مرور عبر وسيط الليزر.

يعتمد جزء الضوء المنقول (شعاع الليزر) على نوع الليزر؛ إذا كان الليزر يولد شعاعاً مستمراً، فإنّ ّكميّة الضوء المضافة عن طريق الانبعاث المُحفّز في كل رحلة دائريّة بين المرايا تساوي الضوء الناشئ في الشعاع بالإضافة إلى الخسائر داخل المرنان البصري.

يُستخدم الليزر في الصناعة؛ وبالرغم من أنّ أجهزة الليزر تُكلّف أكثر بكثير من بعض الأدوات كالمثاقب أو الشّفرات الميكانيكيّة، إلا أنّ خصائِصها المختلفة تسمح لها بأداء مهام صعبة؛ فمثلاً لا يشوه شعاع الليزر المواد المرنة مثل المثقاب الميكانيكي.

ويُستخدم الليزر أيضاً في التّطبيقات الطبيّة، مثل الاستئصال الجراحي للأنسجة بالليزر، ويُستخدم شعاع الليزر في إغلاق الجروح، وإيقاف النزيف في الأنسجة الغنيّة بالدّم كاللثّة، ويمكن أن يعمل الليزر النبضي على إزالة أنواع معينة من الوشم؛ وكذلك الوحمات ذات اللّون الأحمر الداكن، وتشمل علاجات الليزر التجميليّة إزالة شعر الجسم والتجاعيد غير المرغوب فيها.

أكمل القراءة

 يتكون جهاز الليزر بشكل عام من المكونات التالية:

  • مصدر للطاقة.
  • عاكس جزئي.
  • عاكس كلّي.
  • مخرج شعاع الليزر.
  • وسط تضخيم يغذي انبعاث محفز.

أما العنصران الأساسيان الذي يتكون منهما كل جهاز ليزر هما:

  1. كتلة من الذرات (قد تكون سائلة أو صلبة أو غازية) تحتوي على إلكترونات قابلة للتحفيز وهو ما يعرف بـ “الوسط” أو “وسط التضخيم” أو “وسط التحصيل”.
  2. شيء يمكننا تحفيز الذرات عن طريقه مثل: فلاش الزينون أو ليزر ثان.

يجدر بالذكر أن الليزر الأحمر النموذجي يكون الوسط هو عبارة عن بلورة طويلة مصنوعة من الياقوت، مع أنبوب ضخ فلاش أو صمام ملتف حوله ويومض بشكل متكرر.

لكن ما هو الليزر؟
الليزر هو عبارة عن حزم ضوئية قوية بما يكفي لتمتد أميالًا في السماء أو لتقطع المعادن، ورغم أن البعض يعتقد أنه اختراع حديث إلا أنه ظهر من أكثر من خمسين عامًا وبرز في نظرية عام 1958 وتم بناء أول ليزر عام 1960.
وفي ستينات القرن الماضي، كانت أشعة الليزر عبارة عن علوم فائقة التطور لدرجة أن العميل السري 007 جيمس بوند كان أن يقطع إلى نصفين عن طريق شعاع ليزر في فيلم صدر عام 1964.

أما اليوم يعد الليزر مكونًا أساسيًا لجميع الأجهزة المنزلية والمكتبية مثل الأقراص المضغوطة والطابعات، وله استخدامات كثيرة منها:

  • استخدامات الليزر في التطبيقات الصناعية: لـ الليزر الكثير من الاستخدامات في مجال الأدوات الدقيقة مثل قطع المعادن السميكة أو قطع الألماس، واللحام المعدني، ومعالجة المواد حراريًا. وقد استخدام الليزر في صناعة المصابيح الأمامية في السيارات الفاخرة، حيث يستخدم الليزر الأزرق والفوسفور لإنتاج ضوء أبيض ساطع.
    الليزر
  • استخدامات الليزر في التطبيقات الطبية: يستخدم الليزر في العمليات الجراحية الحساسة والدقيقة مثل استئصال الأنسجة دون دماء، ووقف النزيف الأنسجة الغنية بالدم، وفي كيّ الجروح، وفي الاتصال البصري بالألياف، وفي علاجات الجلد مثل تبييض علامات الولادة الحمراء الداكنة. بالإضافة إلى إزالة الشعر وتخفيف التجاعيد وتفتيت حصوات الكلى وعمليات العين.
  • استخدامات الليزر في تطوير المنتجات التجارية: مثل ماسحات الباركود والصور المجسمة وقطع الكمبيوتر والطابعة الليزرية ومشغل الأقراص المدمجة.
  • استخدامات الليزر في الاتصالات: يمكن تركيز الليزر على مناطق صغيرة جدًا وتشغليه وإيقافه ملايين المرات في الثانية، مما يجعل استخدامه في مجال معالجة المعلومات والاتصالات السلكية واللاسلكية واسترجاع المعلومات وحمل الإشارات التلفزيونية والإنترنت أمرًا هامًا جدًا.
  • استخدامات الليزر في الدفاع: تستطيع أشعة الليزر ذات القدرات الفائقة أن توصل الطاقة المدمرة إلى الأهداف العسكرية بسرعة الضوء. لذا يستخدم الليزر في تمييز الأهداف وتوجيه الصواريخ والذخائر.
  • استخدامات الليزر في أدوات التحليل الطيفي: يستخدم العلماء الليزر لتحديد المواد التي صنع منها شيء معين. على سبيل المثال، يساعد نوع من أنواع الليزر على معرفة أنواع المواد الكيميائية في الصخور على المريخ.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي عناصر الليزر الأساسية؟"؟