[Police]

الـلـيـــــــــــــــــــزر

مقدمة

يستخدم الليزر أشعة ضوئية احادية الطول الموجي أي لها نفس طول الموجة وهي تتولد في أنواع معينة من البلورات النقية.
ويعمل جهاز الليزر على تسوية طور الموجات الضوئية بحيث تكون جميعها في نفس الطور، فتشتد طاقتها.

يبين الشكل التالى الموجات الضوئية التي هي في نفس الطور، فيحدث ما يسمى في الفيزياء تداخل بناء للموجات الضوئية.



موجات في نفس الطور كما فى الليزر



ويمكن تشبيه نبضة شعاع الليزر بالكتيبة العسكرية حيث يتقدم جميع العسكر بخطوات متوافقة منتظمة.

وبينما يشع امصباح عادي الضوء في موجات ضوئية مبعثرة غير منتظمة فلا يكون لها طاقة الليزر، فتكون كالناس في الشارع كل منهم له اتجاه غير الآخر.
الشكل التالى يبين موجات المصباح العادى



موجات مختلفة الأطوار كما فى المصباح العادى



طريقة عمل الليزر


1. مادة توليد الليــــزر
2. مضخة طاقة الليزر
3. عاكـــس قــــــوي
4. مخــرج الأنبـــــوب
5. شعـــاع الليــــــزر

هذا شكل يوضح أجزاء جهاز الليزر :

• (1) الوسط أو البلورة المنتجة لأشعة الليزر.
• (2) طاقة كهربائية لتحفيز الوسط الفعال على إصدار الموجات الضوئية.
• (3) عاكس للضوء(مرآة) عال الأداء.
• (4) عدسة خروج الشعاع وقد تكون مستوية أوعدسة مقعرة.
• (5) شعاع الليزر الخارج (خرج ليزري).

✦ ويعمل جهاز الليزر على انعكاس ضوء ذو لون واحد، أي ذو طول موجة واحدة بين المرآة الخلفية (3) والعدسة.
ويتم ذلك بتحفيز الوسط على إنتاج ذلك اللون من الضوء وهي خاصية من خصائص البلورة المختارة أو الوسط. وبعد انعكاس شعاع الضوء داخل الوسط عدة مرات تصل الموجات الضوئية المتجمعة إلى وضع اتزان.
عندئذ تتميز بانتظام طورها(خطوتها) وتخرج كشعاع ليزر شديد الطاقة.

خصائص أشعة الليزر

✦رغم أن الضوء المرئي و أشعة الليزر يقعان في مدى الترددات نفسه تقريبا إلا أن شعاع الليزر يتميز بما يلي :

• جميع موجات أو ( فوتونات ) شعاع اليزر مترابطة, أي أن لها الشكل نفسه وليس بينها أي فروق في الطور لذلك فإنها تتداخل تداخلا بناء بحيث تتعاون ويقوي بعضها بعضا.
• بسبب ترابط موجاته فإن شدة شعاع الليزر تكون عالية جدا إلى درجة أن أشعة الليزر تستخدم في ثقب المعادن التي يصعب ثقبها بالوسائل التقليدية.
• بسبب شدته العالية يكون شعاع الليزر متحد الإتجاه شديد الإستقامة ( لا يحدث له تشتت ).
• تسير لمسافات بعيدة دون أن تضعف ( بسبب شدتها العالية وترابط موجاتها ).
• تشبه الضوء العادي من حيث الإنكسار والإنعكاس.

أنواع الليزر

1- ليزر غاز ثانى أكسيد الكربون.
2- ليزر السائل.
3- ليزر أشباه الموصلات.
4- ليزر الصلب.

1- ليزر غاز ثانى أكسيد الكربون CO2 Lasers

✦ هو ليزر يتكون من خليط من الغازات ويتم تكبير الضوء بواسطة جزيئات ثانى اكسيد الكربون.
✦ ويعتمد على خليط من الغازات كماده فعالة والتى تحتوى على ثانى اكسيد الكربون (CO2) والهليوم (He) والنتيتروجين (N2) ومن الممكن بعض من الهيدروجين (H2) وبخار الماء او الزينون (Xe) .




تطبيقات ليزر غاز ثانى أكسيد الكربون

• قطع المواد البلاستكية والخشب وخلافه وفى هذه الحاله نحتاج الى طاقه ما بين 20 ~ 200 وات .
• قطع ولحام المعادن مثل الصلب الذى لا يصدأ والالمونيوم والنحاس عن طريق تطبيق بضع من طاقه من بضع الكيلو وات .
• التعليم والتحديد بالليزر laser marking.
• وتطبيقات اخرى تتمثل فى العمليات الجراحية واخرى فى تتحديد المسافات بالليزر range finding .

✦ ونظرا للطاقه العاليه الناتجه من اجهزة ليزر ثانى اكسيد الكربون وايضا الى الجهد العالى فانها ترفع درجة امان الليزر عند التعامل مع هذه الاجهزة .


2- ليزر السائل



✦ لليزر الذي يكون وسطه الفعال عبارة عن سائل، حيث تذاب أصباغ عضوية في كحول اثيلي.
✦ أدى اكتشاف ليزر السائل إلى حل بعض المشاكل التي كانت تواجه العلماء في عدة مجالات كالطب والميكانيك والاتصال...الخ

خواص ليزر السائل

• استخدام السوائل وسطا فعالا لتوليد الليزر يساعد على حل بعض المشاكل التي تواجه تصميم الليزرات الصلبة: ّ تحضير البلورة وتقطيعها وصقلها واختيار أبعادها الملائمة إضافة إلى صعوبة تغيير نسبة الشوائب الأيونية في الأوساط الصلبة وصعوبة التخلص من العيوب والتخديشات التي تحدث في البلورة نتيجة تحميلها فوق طاقتها.
• الكثافة الجزيئية للمواد السائلة معتدلة مقارنة بالمواد الصلبة والسائلة والغازية. افلح العالم سودوكين ومجموعته عام (1965) في تشغيل أول ليزر سائل استخدم فيه مادة كلورو ألمنيوم-فثالوساينين المذابة في الكحول الاثيلي وسطا فعالا.
• يتكون الوسط الفعال السائل عادة من جزيئات أصباغ عضوية مذابة في مذيبات عضوية.

تطبيقات ليزر السوائل

✦ تستخدم ليزرات السوائل الأبحاث العلمية كالدراسات الطيفية والكيمائية الضوئية وفصل النظائر الكيميائية وخاصة نظائر اليورانيوم.




3- ليزر أشباه الموصلات


✦ ليزر أشباه الموصلات (بالإنجليزية: Semiconductor laser) ويطلق عليه أحياناً بليزر الديود أو ليزر الصمام الثنائي ويعتمد على المواد شبه الموصلة ويمتاز بحجم واستهلاك طاقة قليلة للغاية (مقارنة بالأنواع الأخرى) ولذلك أصبح يستخدم على نطاق واسع في كافة التطبيقات والأجهزة الدقيقة حتى قدرة 1000 ميلي وات ويتواجد في أجهزة السي دي والديفيدى والبلوراى وطابعات الليزر وادوات القياس الدقيقة للمسافات والاطوال والأجهزة البصرية واقلام والعاب الليزر وتعددت الوانه فمنه الاحمر والاخضر والازرق.










تطبيقات ليزر السوائل

الألياف البصرية :

يستخدم الليزر في العديد من الصناعات و الأجهزة التي نستخدمها كل يوم و خاصة في مجال الإتصالات باستخدام الألياف البصرية التي يدخل الليزر في تصاميمها كمنبع للضوء من طرف يوصل الليف ضوءه إلى مستقبل واقع على الطرف الثاني.

قارئات الأقراص المضغوطة CD و أقراص العالية الدقة المستخدمة في الأفلام DVD :

حيث تستخدم الليزر يصدر أشعة قريبة من الأشعة تحت الحمراء بطول موجة يقارب 780nm و باستطاعة قدرها 5mw إلا أن هذه الأشعة يمكن رؤيتها بالعين المجردة حيث تبدو على شكل بقعة حمراء اللون يمكن ملاحظها على ورقة بيضاء في غرفة معتمة و ذلك لتفادي النظر المباشر إلى الشعاع الذي يؤدي إلى تلف شبكية العين و بالتالي قد يسبب العمى على المدى الطويل.

الطابعات الليزرية

التي تستخدم الليزر ذو الطاقة العالية نسبيا ليقوم بعملية تشريد أو شحن للورق ومن ثم تمر الورقة بالعملية التالية ألا و هي نفث الحبر المشحون أصلا و هو عبارة عن حبر خاص غير سائل و إنما على شكل بودرة ذات جزئيات دقيقة جدا تكون شحنتها معاكسة لشحنة الورق و بالتالي يحدث جذب بينهما.

4- ليزر الصلب

✦ ليزر المواد الصلبه هو ليزر تكون فيه الماده الفعاله Gain Medium عباره عن ماده صلبه Solid . بدلا من سائل مثل ليزر الاصباغ Dye Lasers او غاز مثل ليزر الغازات Gas Lasers . وبصفه عامه ليزر أشباه الموصلات تعتبر نوع مستقل من ليزر المواد الصلبه.


✦ الانواع المختلفه من ليزر المواد الصلبه لها تطبيقات عديده مثل استخدامها فى التصوير المجسم وازالة الوشم المرسوم على الجلد وبعض انواع من ليزر المواد الصلبه لها بعض التطبيقات الطبيه

"للأسف لم أجد الكثير عن هذا انوع من الليزرات"

يتبع ....
To Be Continued ....