ماهو الليزر

كلنا منسمع بالليزر ومنعرف شو هو. (منعرف) مجازيا ومنحكي أنو ضوء لكن شو بيختلف عن الضوء العادي وليش بيكون بهالشكل المكثف ليش ما منستخدمو مثل المصباح العادي مثلا طالما هو ضوء!

كلمة ليزر Laserهي اختصار light amplification by stimulated emission of radiation

وتعني تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المحفز. فما معنى هذا الكلام؟

المنبع الضوئي العادي يعطي موجات ضوئية مبعثرة باتجاهات مختلفة وبأطوال موجية مختلفة,ويمكنك أن تشبه ذلك بألاف الأشخاص الذين يتحدثون معا عشوائيا. بينما الليزر هو منبع ضوئي يعطي حزم ضوئية متوازية وباتجاه واحد وبطول موجي واحد,وأيضا يمكنك أن تشبه ذلك بالأشخاص انفسهم يقولون نفس الكلمة بنفس الطريقة وبنفس اللحظة.

لقد تم صنع أول جهاز ليزر يعمل بنجاح من قبل ثيودور مايمان في عام 1960 معتمدا في المبدأ الفزيائي على اساس الفكرة النظري عن الأشعاع المحفز التي وضعها اينشتاين عام 1917.وفي جهاز مايمان الذي سنشرح مبدأه بشكل مبسط تم تسليط منبع ضوئي قوي جدا ملتف حلزونيا حول قضيب من الياقوت الأحمر الذي يقطع طرفاه بشكل متوازي ويطليان بالفضة بحيث يشكل إحدى الطرفين مرآة عاكسة جزئياً وأخرى عاكسة كلياً. فعندما يتعرض الكترون في ذرة لمقدار ما من الطاقة فإنه سيرتفع إلى مدار طاقته أعلى, ويحصل ذلك مع الكترونات ذرات الياقوت الأحمر نتيجة تعرضها لذلك المقدار من الطاقة(الومضة الضوئية). ومن ثم يعود الالكترون إلى المدار ذو الطاقة الأقل معيدا الطاقة التي أخذها في البداية على شكل فوتون. وتنعكس الفوتونات ما بين المرآتين السابقتين وتزداد بسبب استمرار اصدار الذرات للفوتونات حتى تتجاوز حدا معينا يدعى عتبة الاصدار فيخرج الضوء(الفوتونات) من جهة المرآة العاكسة جزئياً على شكل حزم متوازية باتجاه واحد ذات طول موجي واحد. وهناك أنواع أخرى أيضا من الليزر حيث يختلف الليزر باختلاف المادة الفعالة (المادة التي نعطي ذراتها طاقة لكي نحفزها على اصدار الفوتونات) فليس بالضرورة أن نستخدم الياقوت و قد تكون المادة الفعالة غازيّة. تختلف الليزرات التجارية عن المصابيح العادية بعدة أمور أهمها:

- الطول الموجي: يولد المصباح اليدوي ضوء أبيض, الذي هو بدوره عبارة عن مزيج من أطوال موجية مختلفة من الضوء المرئي.و لا تستطيع أعيننا تمييز الألوان عندما تمزج , حيث تحتوي حزمة المصباح اليدوي على الضوء الأحمر ,الأزرق والأخضر وكل الألوان التي بينهم .

بينما يكون الليزر محدودا بطول موجي واحد من الضوء, يولد الليزر الذي يباع في المتاجر حزمة من الضوء ذات لون أحمر و هناك منها ما يولد حزم ضوئية ذات لون أخضر أو أزرق في بعض الأحيان.

- تركيز الحزمة: للمصباح اليدوي حقل واسع من التبدد , فالضوء يتبعثر في كافة الاتجاهات ,مضيئا محيطك كما يضيء الفراغ الذي أمامك. ويخسر كثافته بسرعة, لذلك يضيء المصباح اليدوي الأجسام القريبة منك بينما لا تظهر الأجسام البعيدة لعدم وصول الضوء إليها.

أما حزمة الليزر فهي مركزة بشكل محكم, هذا يعني أن الضوء يقطع مسافة أكبر قبل تعرضه للتبدد بشكل كبير, فمع أنه لا يضيء مساحة كبيرة , لكن يمكنك توجيهه إلى أجسام أبعد بكثير و رؤية المكان الذي تسلط عليه الحزمة بوضوح.

- الإجراءات الوقائية: في حال وجهت ضوء المصباح اليدوي إلى عين شخص ما, سيكون ذلك غير مريح له,و سيرفع يده باتجاه الضوء و يطلب منك أن تنتبه إلى أين توجهه,و لن يسبب ذلك ضررا طويل الأمد لعينه .الليزر الأكثر تركيزا ذو الطول الموجي المحدد هو أكثر كثافة , وبالتالي توجيهه إلى عين شخص ما سيسبب ضرراً دائماً لها, لذلك يتطلب الليزر اهتماماً و حذراً أكثر في كيفية استخدامه.

- الاستخدامات بشكل عام: المصباح اليدوي يستخدم لتأمين ضوء في الأماكن المظلمة. أما الاستخدام العملي لليزر فهو مختلف بشكل كلي. الاستخدامات الشائعة لليزر تتراوح من استخدامه كاداة توضيحية عندما نقدم عرضا ما مرورا بالتطبيقات الصناعية والطبية والعسكرية وحتى التطبيقات المهمة في تجارب الفيزياء الحديثة التي تستلزم طاقات عالية مركزة في حيّز صغير جدا والعديد من التطبيقات التي يطول شرحها فقد أصبح الليزر عنصرا أساسيا في جوانب الحياة.

بعض المصادر المستخدمة: هنا

هنا