الليزرات LASER
المقدمة :
بسم الله والصلاة والسلام على رسول الله نبينا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين.اما بعد:
سوف اتحدث في بحثي هذا عن الليزرات ارجو ان يستفيد منه الجميع
تعريف الليزر:
الليزر (بالإنجليزية: LASER وهي اسم تاجي لعبارة Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation أي تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المحفز) .
هو اشعاع كهرومغناطيسي تكون فوتوناته مساوية في التردد ومتطابقة الطور الموجي حيث تتداخل تداخلا بناءً بين موجاتها لتتحول إلى نبضة ضوئية ذاتطاقة عالية وشديدة التماسك زمانيا ومكانيا ذات زاوية انفراج صغيرة جدا وهو مالم يمكن تحقيقه باستخدام تقنيات أخرى غير تحفيز الإشعاع.
اكتشاف أشعة الليزر
كلمة ليزر LASE بالإنجليزية هي الحروف الأولى من عبارة Amplification by Stimulated Light Emission of Radiation ، وهي تعني "تضخيم الضوء بواسطة إثارة موجاته الإشعاعية". وكان "أينشتين" Einstien أول من تنبأ في عام 1916م بأن الإلكترونات تستطيع أن تطلق نوعاً خاصاً من الضوء، ولكن ذلك لم يحدث إلا في شهر يوليه من عام 1960م، عندما نجح العالم "ثيودور ميمان" Theodore H. Maiman ، المهندس بمختبرات شركة "هيوز" Hughes للبحوث بالولايات المتحدة الأمريكية، في توليد شعاع ضوئي قوي نفاذ من ياقوتة حمراء تغطى الفضة طرفيها، ويسقط عليها ضوء غامر من مصباح أنبوبي زجاجي يحيط بها. فعندما سقط ضوء المصباح على الياقوتة أهاج ذراتها، وانبعث منها وميض انتشر إلى طرفيها ليصطدم بالفضة التي عكسته كالمرآة، فتردد ذهاباً وإياباً، فزادت قوته وتركيزه، وانطلق شعاع لامع من الضوء الأحمر من نوع غير معهود من قبل.
وتذكر بعض المصادر، أن أول جهاز ليزر قد صمم ونفذ عام 1959 بواسطة عالم إيراني يعيش في الولايات المتحدة، وكان جهاز هليوم-نيون، أي أن المادة الفعالة هي خليط من غازي الهليوم والنيون في أنبوبة طولها 4 سم وقطرها 1 سم. وكان العالم الأمريكي "شاولو" قد سبق وأثبت إمكانية الحصول على أشعة الليزر بالحسابات النظرية.
وليزر "مايمان" الأول بعث ضوءاً أحمر فقط، الأمر الذي حد من فائدته. فأحد أسباب بطء استخداماته التطبيقية كان أسباب الحاجة إلى تطوير أشعة ليزر متنوعة ترسل ضوءاً بموجات وطاقات مختلفة. واليوم، هناك عدد كبير من أنواع أشعة الليزر التي تستخدم مواد مختلفة لتوليد أشعة ضوئية، لأغراض متخصصة. وأشعة الليزر قد تكون في الطيف المنظور، أو في منطقة الأشعة تحت الحمراء، أو في منطقة الأشعة فوق البنفسجية .
وليزر "مايمان" الأول بعث ضوءاً أحمر فقط، الأمر الذي حد من فائدته. فأحد أسباب بطء استخداماته التطبيقية كان أسباب الحاجة إلى تطوير أشعة ليزر متنوعة ترسل ضوءاً بموجات وطاقات مختلفة. واليوم، هناك عدد كبير من أنواع أشعة الليزر التي تستخدم مواد مختلفة لتوليد أشعة ضوئية، لأغراض متخصصة. وأشعة الليزر قد تكون في الطيف المنظور، أو في منطقة الأشعة تحت الحمراء، أو في منطقة الأشعة فوق البنفسجية .
طريقة عمل الليزر
(1) وسط منتج لشعاع الليزر.
(2) طاقة كهربائية لتحفيز الوسط على إصدار الموجات الضوئية
(3) عاكس للضوء ( مرآة ) عال الأداء.
(4) عدسة خروج الشعاع وقد تكون مستوية أوعدسة مقعرة.
(5) شعاع الليزر الناتج.
أنواع الليزر
هناك أنواع مختلفة من أشعة الليزر، تختلف في طولها الموجي، وبالتالي في بعض خواصها. وأهم أنواع الليزر المعروفة حتى الآن هي:1. ليزر المواد الصلبة
ومنها ، وليزرالياقوت، ويستخدم بدرجة كبيرة في المجالات الطبية والصناعية. وتنتج أجهزة ليزر المواد الصلبة أشعة ليزر بأطوال موجية مختلفة، تتراوح بين الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.
2. ليزر أِشباه الموصلات
وتستخدم فيه مجموعة خاصة رقيقة من أشباه الموصلات Semiconductors تسمى "الدايود الباعث للضوء" Light Emitted Diode (LED) ، وقد عد هذا النوع منفصلاً عن ليزر المواد الصلبة؛ لأنه يعمل بنظرية مختلفة عنه. ومن مميزاته انخفاض كلٍّ من الجهد والطاقة الكهربية اللازمة لتشغيله، وصغر الحجم والوزن. ولكن من عيوبه انخفاض طاقة الليزر الناتج.
ويستخدم هذا الليزر في الاتصالات بين الأقمار الصناعية، أو بين هذه الأقمار ومكوك الفضاء، إذ تقل الضوضاء، وتنعدم الأمطار والسحب، وقطرات الندى والغبار، وتكون الظروف مثالية لنقل معدل مرتفع جداً من المعلومات.
ويستخدم هذا الليزر، أيضاً، في نقل المعلومات في أجهزة الكمبيوتر، أو حتى مصدر ضوء يمكن توجيهه إلى أجهزة الليزر الأخرى لتشغيلها.
3. الليزر الغازي
وتعد الأشعة الصادرة من أجهزة الليزر الغازي أفضل بكثير من تلك التي تصدر من أجهزة ليزر المواد الصلبة، وذلك لشدة تماسك ضوئها، سواء على الأرض، أو في الفضاء، وأيضاً، لمداها الكبير وطاقتها العالية. وتستخدم أشعة ليزر الغاز في البحوث العلمية، وفي الأغراض الصناعية.
وتركز الأبحاث على إنتاج نوع جديد من ليزر الهليوم - نيون قادر على إنتاج شعاع ليزر أخضر بدلاً من الأحمر التقليدي، مع زيادة فاعلية أنابيب الليزر وتقليل أسعارها، مما يسمح بمنافسة بعض الأنواع الرخيصة الأخرى. وقد أنتج ليزر هليوم- نيون قادر على توليد ثلاثة خطوط طيفية مختلفة، يمكن اختيار أي منها بواسطة منشور ثلاثي. وليزر الهليوم - نيون له استخدام رئيسي في مجال التصوير المجسم وتشفير الصور.
ويحتل ثاني أكسيد الكربون الأهمية التالية لليزر الهليوم ـ نيون، إذ يستخدم على نطاق واسع في الصناعة، وقد توصلت البحوث إلى إنتاج ليزر ثاني أكسيد الكربون له طاقة خرج حوالي 100 وات لاستخدامه في الأغراض الطبية، مع توفير ألياف ضوئية تعمل عند الطول الموجي 10.6 ميكرون.
4. ليزر السوائل
ويتميز بسهولة تحضيره في المختبرات، كما أن المواد المستخدمة فيه اقتصادية إلى درجة كبيرة، بالمقارنة بأجهزة الليزر الأخرى، بالإضافة إلى إمكانية تغيير السائل المستخدم بسهولة للحصول على أشعة ليزر ذات مواصفات جديدة، دون تغيير جهاز الليزر. ويمكن لجهاز ليزر السوائل أن ينتج أشعة ليزر بألوان مختلفة، وبموجات ضوئية ذات أطوال متباينة. والسوائل المستخدمة هنا تعتمد في تركيبها على مادة الصبغة العضوية الكيماوية التي توجد في الطبيعة على هيئة أجسام صلبة تختلف في التركيب الكيماوي.
تطبيقات الليزر
في الطب :
الجراحة دون دم، وتضميد الجراح الليزر والعلاج الجراحي، حصى الكلى، العلاج، وعلاج العيون، وطب الأسنان
في الصناعة :
قطع واللحام والمواد المعالجة الحرارية، مما قطع
في الدفاع :
تمييز الأهداف، وتوجيه الذخائر، الدفاع الصاروخي، مضادة الكهربائية الضوئية الرادار، المسببة للعمى قوات العدو.
في البحث العلمي:
التحليل الطيفي، التذرية الليزر، التداخل بالليزر.
في تطوير المنتجات التجارية :
طابعات الليزر، الأقراص المدمجة، ماسحات الباركود، الحرارة، مؤشرات ليزر، الصور المجسمة.
كيف تعمل طابعة الليزر
الخاتمة :
ختاماً اتمنى ان يكون البحث قد حاز على رضاكم واستحسانكم وصلى الله وسلم على نبينا محمد وعلى آله وصحبه اجمعين .............
والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته .
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
ما شاء الله عبد العزيز
ReplyDelete