الليزر

كلمة ليزر ( Laser ) هي لفظة مشتقة من أوائل كلمات العبارة التالية :
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
ومعناها تكبير ( تضخيم ) الضوء باستخدام الانبعاث المستثار ( المستحث أو المحفّز ) للإشعاع ..

تركيب الذرة وأسس عمل الليزر

في النموذج التقليدي لتركيب الذرة تتكون الذرة في أبسط صورها من نواة ( تحوي في داخلها البروتونات والنيوترونات ) وسحابة من الإلكترونات تدور في مدارات حول النواة ! وبالرغم من أن النظريات الحديثة حول الذرة لا تتنبأ بوجود مدارات منفصلة للإلكترونات ، إلا أنه من المفيد هنا أن ننظر لهذه المدارات بحيث أنها تمثل مستويات مختلفة من الطاقة .

خصائص شعاع الليزر :

1) أحادي اللون أي أحادي الطول الموجي Monochromatic
يكون شعاع الليزر في الغالب مكوناً من موجات ضوئية ذات طول موجي واحد ، فلو مررنا شعاعاً من الليزر عبر منشور زجاجي فإنه لا يتحلل .
2) توازي الحزم الضوئية Collimation
حيث يسير الليزر مسافات كبيرة بحزمة ذات انفراجية قليلة دون انتشار أو تلاشي حيث وجد أن شعاع الليزر المرسل من الأرض والمنعكس بوساطة مرآة موضوعة على سطح القمر يتبقى من شدته ما هو كاف لأجل الكشف عنه عند عودته للأرض بعد أن قطع أكثر من 750000 كم .
3) الترابط ( التشابه ) Coherence
حيث يكون لأشعة الليزر صفات متماثلة من حيث الطور والاتجاه والطاقة وهذه الخاصية هي التي تجعلها تتداخل فيما بينها تداخلاً بناءاً .
4) الشدة العالية High Intensity
شدة الشعاع عالية ومركزّة في حزمة ذات قطر ضيق لا يتجاوز الواحد مم ، وتنتج هذه الشدة عن التطابق التام في الطور بين الموجات حيث تكون قمم الموجات متطابقة مع بعضها البعض مما يجعلها مؤثرة جداً عند سقوطها على المواد والكائنات الحية ، كما أن تركيز الطاقة المنبعثة في حزمة ضيقة قليلة الانفراج يجعل لشعاع الليزر شدة عالية .

أونواع الليزر :

ليزر الحالة الصلبة ..الياقوت :
صُنع أول جهاز ليزر بنجاح في عام 1960 وقد كان ليزر الياقوت . والياقوت بلورة لونها أحمر تتكون من أوكسيد الألومينوم ( Al2O3 ) المطعمة بأيونات الكروم الثلاثية (Cr 3+ ) .
وتكون أيونات الكروم هي المسؤولة عن توليد مستويات طاقة جديدة داخل التركيب البلوري وتكون مؤثرة أيضاً في عمليات الانتقال المصحوبة بتوليد الليزر .
ويتم في أنبوب توليد الليزر استخدام بلورة بشكل اسطوانة وتقطع نهايتيها المتقابلتين وتُطليان بالفضة ليتكون مرآتان من نفس المادة وتشكل هاتين النهاتين مرآتين إحداهما عاكسة كلياً والأخرى عاكسة جزيئاً . ويستخدم مصباح ومضي لولبي ليحيط بالياقوت ، وعندما يبعث المصباح وميضاً عالي الشدة فإن أيونات الكروم تمتص الضوء الصادر ويرتفع عدد كبير من هذه الأيونات إلى مستويات الطاقة العليا . وعند هبوطها إلى مستوى الحالة شبه المستقرة يتحقق شرط التوزيع المعكوس ويتولد شعاع الليزر عند هبوطها إلى مستوى الطاقة الأول ( Ground state ) . تكون أشعة الليزر الناتجة هنا ذات لون أحمر طولها الموجي 694 ناتومتر .
ليزر الحاله الغازية ..هيليوم نيون :
ويتكون وسط الليزر هنا من خليط من غاز النيون وغاز الهيليوم 1 : 10 . ويوضع الخليط في أنبوبة مغلقة مفرغة .تتم عملية الضخ باستخدام عملية تفريغ كهربائي ( فرق جهد عال يسلَّط بين الكاتود والأنود ) .
وتقوم الإلكترونات الناتجة عن مرور التيار بوساطة التفريغ الكهربائي بالتصادم مع ذرات الهيليوم حيث تنقلها إلى مستويات الطاقة العليا ، ثم بتصادم ذرات الهيليوم مع ذرات النيون يمكن أن تنتقل الطاقة إلى ذرات النيون والتي تنتقل بدورها من مستوى الطاقة الأول إلى مستوى طاقة أعلى .
ليزر ثاني أكسيد الكربون ( CO2 – laser )
يعتبر ليزر ثاني أكسيد الكربون من أهم أنواع الليزر ، بسبب كفاءته العالية التي تبلغ 30 % وكبر القدرة الناتجة عنه بسبب أن هذا الليزر يصدر إشعاعاً في منطقة الأشعة تحت الحمراء ومنطقة الميكرويف . وبسبب الحرارة العالية الصادرة عن هذا الليزر فإنه يصهر كل شيء يعترضه .
الليزر دايود :
وهي نبيطة الكترونية تشبه شبه الموصل , تحتوي على طبقتين مشحونتين بشحنات مختلفة بينهم طبقة عازلة وفتحة صغيرة جدا .. وعند تطبيق جهد على القطبين ينتج ليزر ..

تطبيقات الليزر :
لليزر تطبيقات متتعدة واكثرها شهرة , الاستخدامات الطبية .. كتبييض الاسنان وتجميد الحشوات السنية خلال ثواني باستعمال اشعة مركزة ..
وفي العمليات الجراحية ..
وتصحيح النظر , بعمليه حرق أو انتاج ندب في الشبكية العينية عن طريق شعاع عالي الطاقة برفع الشعرة ..

التطبيقات التكنولوجية:

في المصانع , كقص المعادن أو حفر وكتابة الاحرف على المعدن ..
في القياسات والتجارب المعملية .. وذلك لدقة تماثل الاشعة في الطور والاتجاه والطاقة ..
في الاتصالات الفضائية والاتصالات بالرحلات المكوكية , كعملية الاتصال التي تمت بالمركبة باث فايندر والتي توجهت الى المريخ .
التطبيقات العسكرية :
تحديد الاهداف للصواريخ .. انظمة الرؤية التماثلية , الاسقاط العامودي للقنابل
وايضا الاتصالات ..
والكثير من التطبيقات


هنا سوف أشرح كيف يمكنك صنع ليزر في البيت عندك ..

قبل ما نبدأ المفروض تتخد هالاحتياطات :
1 - يكون عندك نظارات شمسية من النوع الأصلي (اللي ما بينفد الاشعة فوق البنفسجية ).
2- يكون باب وشباك الغرفة اللي رح تنتج فيها الليزر مغلقة بأحكام والستاير مسكرة .
3- ما تنظر لشعاع الليزر مباشرة من دون نظارات باي حال من الاحوال .
4- أتخد الاحتياطات اللازمة في حال نشوب حريق لاسمح الله . يعني طفاية بودرة , وفي حال الحريق لاسمح الله لا تستخدم الماء أبدا .
هيك نحنا جاهزين وبدنا هالاشياء , وهون رح نصنع ليزر هيليوم - نيون :
1- روح عند القزاز , وخليه يعملك انبوبة طولها 40 سم وقطرها 1 سم مفرغة من الهوا تماما ..وخليه يمليها غاز الهليوم 95 بالمية وغاز النيون 5 بالمية .
2- من نهايات أطراف الانبوبة خلية ينزلك سلكين رفيعين من النحاس , طبعا هالسلكين مو موصولين ببعضهم جوا الانبوية .
3- حضر جهاز توليد طاقه عالية من 220 فولت ترددي ل 16000 فولت DC . ( سهل ممكن تعملو بالبيت) .
4- بدك انبوبة سودا من المنيوم اكبر بشوي من الانبوبة القزاز مشان تحطا جوا بعض .
5- مرايتين قزاز ـ.. الاولى درجه النفاد تبعها صفر بالمية ( يعني ما بتنفد ضو ) والتانية النفادية تبعها 5 بالمية .وطبعا قطر كل وحدة منهم 1 سم .موجودين بالاسواق طبعا .
هيك نحنا جاهزين .
نزل الانبوبة القزاز بوسط الانبوبة السودا , سكر النهاية اليمينية بالمراية الاولى اللي نفاديتها صفر , والنهاية التانية بالمراية التانية .. طبعا بعد ما تمدد الاسلاك تبع الانبوبة من برة .
حاول ما تترك أي فراغ بتسمح للضو يطلع برة الانبوبة , وهون طبق الجهد العالي عالاطراف للأنبوبة ..
وشوف هالشوفة اللي رح تطلعلك ..
منظر ولا أروع من هيك
الليزر المفروض يكون لونو أحمر ..وبحالة اختلاف اللون أو امتزاجو بلون تاني , أطفي الجهاز بسرعة وراجع التطبيق مرة تانية , بدل ما ينفجر الجهاز بوشك

تحياتي