تعرف على الليزر وتطبيقاته - الجزء الأول
ما هي أشعة |الليزر|؟
جاءت كلمة ليزر |Laser| من الحروف الأولى للجملة الإنجليزية:
Light Amplification By Stimulated Emission Of Radiation
ومعناها "تضخيم الضوء بالإصدار المحثوث للأشعة".
وقد تم تشغيل أول جهاز يصدر أشعة الليزر في عام 1960 من قبل عالم يدعى |ميمان|، وهو ناتج عن غاز |ثنائي أكسيد الكربون|، ومنذ ذلك الحين حتى اليوم تم تطوير الكثير من أجهزة الليزر لما لها من تطبيقات واسعة في مجالات عدّة مثل |الطب| والصناعة و|الأبحاث العلمية| والاتصالات وغيرها، ويكاد لا يخلو أي مجال من إحدى تطبيقات واستخدامات الليزر.
امتصاص وإصدار الضوء من قبل الذرات:
عندما تسقط حُزْمَة ضوئية على ذرة ما، فإن فوتونات تلك الحُزْمَة ستدفع إلكترونات الطبقة الدنيا للانتقال إلى الطبقة العليا إذا كانت طاقة الفوتون تساوي الطاقة اللازمة لانتقال الإلكترون، فنقول عندها بأن |الذرة| قد امتصت |الضوء|.
أما إذا انتقل الإلكترون المُثار من سوية طاقة عليا إلى سوية طاقة أدنى فإنه سيصدر طاقة على شكل فوتون (ضوء) فنقول بأن ذرات المادة قد أصدرت ضوءً، ولكن في هذه الحالة تكون |الفوتونات| الصادرة عن مختلف ذرات المادة عشوائية أي أنها تنطلق بكافة الاتجاهات وهي غير مترابطة وتمتلك طاقات مختلفة وبذلك فهي غير مفيدة.
إذا تعرضت الذرة المُثارة إلى حُزْمَة ضوئية ذات طاقة مناسبة فإن مرور فوتون بجانب الذرة المثارة سيؤدي إلى انتقال إلكترون من تلك الذرة من السوية الطاقية الموجود عندها إلى سوية الطاقة الأساسية فيُصدر طاقة على شكل فوتون جديد طاقته تساوي طاقة |الفوتون| الوارد وجهة حركته بنفس جهة حركة الفوتون الوارد وهذا هو ما يسمى بالإصدار المحثوث للضوء أو بإختصار الليزر.
 |
| تعرف على الليزر وتطبيقاته - الجزء الأول |
آلية عمل الليزر:
عند دخول فوتون في وسط مادي مُثار فإنه سيدفع أحد |الإلكترونات| للانتقال إلى السوية الأساسية مولداً فوتوناً جديداً يقوم بدوره بتوليد |فوتون| جديد، وهكذا يزداد عدد الفوتونات العابرة لذرات المادة بنفس اتجاه الفوتون الأساسي وبنفس طاقته وكأن الحُزْمَة الضوئية التي دخلت المادة قد تضخمت عدة مرات. فإذا عادت الحُزْمَة الضوئية لتعبر المادة مرة أخرى بعد كل عملية تضخيم (باستخدام المرايا فإننا) سنحصل بالنتيجة على حُزْمَة ضوئية ضخمة جداً تتألف من عدد هائل من الفوتونات التي تحمل نفس الطاقة وتسير بنفس الاتجاه أي نكون قد حصلنا على حُزْمَة ليزرية.
تستخدم عادةً لتوليد |الليزر| مرايا كُرَوِيّة كما يمكن استخدام المرايا المستوية ولكن إحدى المرآتين العاكستين تكون عاكسة كلياً بينما تكون الأخرى عاكسة جزئياً لكي تسمح لجزء من الليزر المتولد بالعبور منها إلى الخارج.
خواص حُزْمَة الليزر:
1) تكون حُزْمَة الليزر دائماً وحيدة اللون لأن جميع فوتوناتها لها نفس التردد (التواتر).
2) تكون حُزْمَة الليزر مترابطة فيما بينها فكل الفوتونات في الحُزْمَة قد صدرت عن فوتون واحد أساسي.
3) تبقى أشعة الليزر متقاربة من بعضها البعض حتى على مسافات كبيرة عن المنبع، أي إن انفراجها ضئيل جداً فهي ترسم على الحاجز الموضوع في طريقها بقعة ضوئية ضيقة لها نفس القطر تقريباً مهما أبعدنا الحاجز عن المنبع، وهذا الأمر مطلوبٌ بشدةٍ في كثيرٍ من التطبيقات، بل هو أهم ما يميز ضوء الليزر عن غيره من الأضواء التي تنتشر عادةً متباعدةً عن بعضها البعض.
بقلمي سليمان أبو طافش ✍️
إرسال تعليق
كُن مشرقاً بحروفك، بلسماً بكلماتك