لمعرفة ماهية الليزر ، يجب أن نعرف أولاً بنية الذرة بطريقة بسيطة وعلاقة الليزر بالذرة.
أولاً ، تتكون الذرة من نواة تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات مشحونة محايدًا ، وهناك إلكترونات سالبة الشحنة ، وبالتالي فإن الذرة مشحونة بشكل محايد.
توجد الإلكترونات في مستويات طاقة متنوعة ومتنوعة ، وعندما تصطدم الطاقة الخارجية أو الضوء الخارجي بالذرة ، تمتص هذه الإلكترونات هذه الطاقة.
وينتقل إلى مستوى طاقة آخر وفقًا للطاقة التي يمتصها ، طالما أن تردد الضوء الساقط أعلى من قيمة حدية معينة.
ولكن إذا كان تردد الضوء أقل من تلك القيمة ، فلن تنبعث الإلكترونات ، مهما كانت شدة وقوة الضوء الساقط.عند استنفاد طاقة الإلكترون ، فإنه يعود إلى مستوى الطاقة الأصلي ، لكنه يطلق الفوتون ، والفوتون يشارك في تكوين شعاع الضوء.
مهما كانت أنواع الليزر المختلفة ، فهذا يعتمد على فكرة أساسية واحدة وهي انبعاث الفوتونات من الإلكترونات ، ولكي تتشكل أشعة الليزر ، يجب أن يكون هناك جهاز يطلق الليزر ويحتوي على أدوات تساعد على إمداد الجهاز بالطاقة. ضروري لتضخيم أشعة الليزر.
أنواع الليزر
يوجد ليزر يسمى ليزر الحالة الصلبة ، مثل ليزر الياقوت ، الذي تم إنتاجه في الستينيات ، ويتكون أساسًا من أكسيد الألومنيوم وأيونات الكروم ، وهي المسؤولة عن تكوين مستويات طاقة جديدة.
أشعة الليزر الناتجة حمراء اللون وطولها الموجي 694 نانومتر.هناك ليزر أقوى من ليزر الياقوت وهو ليزر النيوديميوم ياغ الذي ينتج شعاعًا غير مرئي أو شعاع أخضر.
وهناك نوع آخر وهو ليزر الحالة الغازية ، مثل ليزر الهليوم نيون ، والذي يتكون من خليط من غازات الهيليوم والنيون ، ونسبة غاز النيون أكبر من غاز الهليوم.
وتتكون من أشعة ليزر يبلغ طولها الموجي 633 نانومتر ، ولها العديد من التطبيقات بسبب طولها الموجي ، لكنها منخفضة الكفاءة ، حيث تولد حزمًا تبلغ طاقتها حوالي 50 ملي واط.
يوجد نوع ثالث من الليزر ، مثل ليزر الحالة السائلة ، والذي يتميز بقدرته على إنتاج نطاق واسع من الأطوال الموجية ، مثل ليزر الإكسيمر فوق البنفسجي.
والتي تحتوي على العديد من الغازات الخاملة مثل الزينون والأرجون والتي تشكل أشعة مرئية باللونين الأخضر والأزرق وبعض الغازات غير الخاملة مثل الكلور والفلور.
بالإضافة إلى صبغ الليزر الذي يحتوي على أصباغ عضوية معقدة ، وكذلك ليزر أشباه الموصلات المستخدمة في تصنيع الأقراص المضغوطة.
مهما كانت أنواع الليزر المختلفة ، فهي تتكون من أطوال موجية صغيرة جدًا تقدر بالنانومتر.
تاريخ تطور الليزر
العالم “أينشتاين” هو الذي وضع الأسس النظرية التي صنع عليها الليزر ، وقد أظهر الفيزيائي الأمريكي “لامب” وجود ظاهرة الإشعاع المستحث.
كان قادرًا على القيام بذلك في عام 1947 ، ثم تبعه العالم تشارلز تاون ، حيث كان قادرًا على الحصول على الإشعاع المستحث في نطاق الموجات الدقيقة.
وإنتاج شعاع الليزر الذي اخترع جهاز ليزر هو عالم إيراني عاش في الولايات المتحدة الأمريكية ، وكان يسمى جهاز الهليوم نيون لأنه يتكون بشكل أساسي من غاز الهيليوم وغاز النيون.
أول من أنتج أشعة الليزر كان العالم “ثيودور ميمان” الذي عمل مهندسًا في مختبرات شركة أمريكية متخصصة في البحث العلمي ، وتمكن من توليد أشعة ليزر اخترقت من خلال ياقوتة حمراء ، وكان ذلك في عام 1960 ..
التطور العلمي الهائل الذي حدث في القرنين العشرين والحادي والعشرين.
لعب دورًا مهمًا في تطوير أشعة الليزر.
كما ازداد سباق التسلح بين القوى العظمى من أجل إنتاج أسلحة فتاكة.
لذلك ، تم تطوير أشعة الليزر لتحقيق طموحاتهم.
أقامت اليابان مشروعًا استغرق 8 سنوات.
حتى تم إنتاج ليزر ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة ، الذي يقدر بحوالي 20 كيلو واط.
ما يسمى بأشعة الموت ، في عام 1962 صنع العلم ليزر أشباه الموصلات.
خصائص الليزر
تحتوي أشعة الليزر على العديد من الخصائص التي تميزها عن مصادر الضوء الأخرى.
مثل ضوء الشمس أو المصابيح الكهربائية.
الليزر مشع للغاية لأن حجم المقطع العرضي صغير جدًا.
تشير الدراسات إلى أن شدة إشعاع الليزر أكبر من شدة ضوء الشمس ، وتتميز بقدرتها على السفر لمسافات طويلة دون التقليل من كفاءة شعاع الليزر.
يظهر ضوء الليزر بلون بدرجة عالية من النقاء.
لذلك يتم استخدامه في الألياف الضوئية.
يمكننا التحكم في سرعة نبضات الليزر وعرض تلك النبضات ، وقد أظهرت الدراسات العلمية أنه كلما زاد عرض النبضات ، قلت شدة الضوء.
يسمح هذا للعلماء باستخدام شعاع الليزر لإذابة المعادن التي تتطلب درجة حرارة عالية.
يمكن لشعاع الليزر قياس المسافات الطويلة بدقة بسبب زاوية الانعراج لشعاع الليزر.
قليل جدًا ، وهذا يسمح لك بالسفر لمسافات طويلة في اتجاه واحد فقط.
دون تشتيت الانتباه أو تغيير اتجاهك.
تطبيقات الليزر
يستخدم الليزر في العديد من التطبيقات في حياتنا اليومية بفضل جهود العلماء.
تمكنوا من تطوير الليزر إلى المستوى الذي يخدم البشرية في مختلف المجالات ، وخاصة في مجال الطب.
يساعدنا الليزر في الكشف عن الأمراض الخطيرة.
علاج أمراض العيون مثل انسداد الوريد الشبكي.
أو وجود ثقب في الشبكية ساعد في إنقاذ ملايين المرضى.
ومساهمتك في الحد من حالات الإصابة بالعمى في جميع أنحاء العالم.
يستخدم الليزر أيضًا في العديد من العمليات الجراحية الدقيقة ، مثل جراحات القلب والأوعية الدموية.
كسر حصوات الكلى وإزالة الأورام مثل البروستاتا.
وعلاج القرح التي توجد في الرحم.
يتم أيضًا تطوير وتحسين مشرط الليزر ، الذي يستخدم في العمليات الجراحية ، بدقة كبيرة.
وأقل ضرر دون حدوث نزيف.
في المجال الصناعي ، يستخدم الليزر في تصنيع الأجهزة المنزلية.
وتصنع ثقوبًا في المواد الصلبة مثل التيتانيوم دون التأثير على خواصها الفيزيائية.
يستخدم الليزر أيضًا في لحام المواد.
يجري تطوير أنظمة الدفاع الجوي القائمة على الليزر في تصنيع الأسلحة العسكرية.
باستخدام شعاع الليزر ، يمكن تدمير الطائرات المقاتلة والطائرات بدون طيار.
والعديد من الصواريخ بتكلفة أقل دون الحاجة إلى استخدام صواريخ باهظة الثمن مضادة للطائرات.
كما يستخدم الليزر للكشف عن نسبة التلوث في الهواء والتنبؤ بالطقس والمناخ.
الليزر المنزلي وأضراره.
يستخدم الليزر لإزالة الشعر من الجسم ومنعه من النمو مرة أخرى.
أن لا يرغب الإنسان في أن يكون بداخله شعر ، وهذا شائع عند الرجال والنساء.
الظهر والإبطين والساقين مناطق شائعة لإزالة الشعر.
يعمل الليزر على تثبيط ومنع نمو خلايا الميلانين في بصيلات الشعر.
وبالتالي يؤخر أو يمنع نمو بصيلات الشعر مرة أخرى.
يعمل على تصغير الشعر في مناطق تواجده لكنه لا يمنع بشكل دائم من وجود الشعر.
يجب حلق الشعر في المنطقة المطلوبة قبل إجراء العلاج بالليزر.
تستخدم مراهم التخدير لأول مرة لتسكين الألم.
ولمساعدة أشعة الليزر على اختراق الطبقات العميقة من الجلد.
هناك الكثير من الضرر الناتج عن استخدام الليزر المنزلي.
مثل ظهور الندبات التي يمكن أن تتلاشى مع مرور الوقت.
بالإضافة إلى ظهور الحروق والبثور على الجلد.
وكذلك احمرار وانتفاخ الجلد عند تعرضه لأشعة الشمس.
وإذا تعرضت العين لليزر بشكل مباشر ، فقد يتسبب ذلك في تلف شبكية العين.