كيف يمكن لشعاع
من الضوء أن يعيد تشكيل سطح العين بدقة ، ومع ذلك يظل قادرًا على قطع الفولاذ؟
LASER هو اختصار لعبارة "Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation".
في هذا التعريف ، لا يشير الإشعاع إلى الإشعاع النووي ، بل يشير إلى الإشعاع
الكهرومغناطيسي.
في الواقع ، كلمة ليزر هي اختصار لتضخيم الضوء من خلال تحفيز انبعاث الإشعاع. قام الفيزيائي الأمريكي تشارلز تاونز بتطوير الفكرة باستخدام ضوء الميكروويف (غير المرئي) في منتصف إلى أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، وقام تيودور ميمان ببناء أول ليزر ضوئي ضوئي (مرئي) عام 1960.
يشمل الطيف
الكهرومغناطيسي موجات الراديو ، والميكروويف ، والأشعة تحت الحمراء ، والضوء
المرئي ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية. بعض الأطوال الموجية للضوء
تكون مرئية ، والبعض الآخر لا يكون إلا إذا تم استخدام معدات خاصة (على سبيل
المثال ، كاميرات الأشعة تحت الحمراء ، نظارات الرؤية الليلية).
كيف يعمل الليزر ؟
يعمل الليزر من
خلال تركيز قوة مختلف أشكال الضوء. الشعاع المعزز هو شعاع مستقيم تمامًا تقريبًا ،
يسمى شعاعًا متماسكًا. تعني كلمة "متماسك" أن كل الطاقة الضوئية
(الفوتونات) تقريبًا تسير في نفس الاتجاه. تظل طاقة ضوء الليزر مركزة على منطقة
أصغر ذات طاقة أكبر.
قارن هذا بمصدر
ضوء غير متماسك مثل المصباح الكهربائي ، الذي يبعث فوتونات في اتجاهات عديدة
وبأطوال موجية عديدة. هذه هي وظيفة المصباح ، لأننا نريد انتشار الطاقة المرئية
قدر الإمكان.
يستخدم المصباح
أيضًا مصباحًا كهربائيًا ، ولكنه يحتوي أيضًا على مرآة منحنية لتقريب شعاع أكثر
تماسكًا. سوف يتشتت الضوء الصادر من أقوى ضوء كشاف تجاري (مصباح يدوي عملاق) في
الغلاف الجوي بعد مسافة قصيرة نسبيًا. شعاع الليزر يمكن أن يصل إلي القمر!
تشبيه أقرب إلى
الليزر هو عدسة مكبرة. تذكر عندما كنت طفلاً كيف حصلت على أشعة الشمس للتركيز على
بقعة صغيرة كانت ساخنة بدرجة كافية لتحرقها؟ هذا مشابه لما يفعله الليزر ، إلا إذا
قمت بتحريك العدسة المكبرة.
ثم فقد التركيز
ولم يعد ضوء الشمس مركّزًا. نظرًا لأن الليزر يستخدم شعاعًا متماسكًا ، فهذا يعني
بشكل أساسي أنه يظل مركزًا بغض النظر عن المسافة! فكر في الأمر يربط بين عدسة
مكبرة لا نهائية.
فيما يستخدم الليزر ؟
تُستخدم تقنية الليزر في كل مجالات الحياة تقريبًا ، بدءًا من الليزر الصغير في مشغلات الأقراص المضغوطة إلى الليزر الضخم المستخدم في تصميم الطيران. إن اكتشاف تقنية الليزر وما تلاه من بناء ليزر دائم التحسن قد أفاد الجنس البشري بشكل كبير ، لا سيما من خلال التطورات الطبية. يتسبب الليزر الطبي في جعل الإجراءات الطبية أسرع وأفضل وأسهل من نظيراتها التقليدية. العيب الوحيد هو زيادة التكلفة.
نشأة تقنية الليزر
في عام 1917 ، كان ألبرت أينشتاين أول شخص يقترح أساسيات ما يمكن أن يصبح ليزرًا ، من خلال مناقشة نظرية الانبعاث المحفز ، وهو نوع من انتقال الإلكترون حيث ينبعث الفوتون من ذرة مما يتسبب في تفاعل متسلسل مع ذرات أخرى. لتكرار العمل.
أدت التحسينات والتنوعات
إلي مئات أنواع الليزر التي تواصل صنعها منذ الستينيات. كان المشاركون في ميكانيكا
الكم يدرسون بعض أشكال الليزر ، إما نظريًا أو في الواقع ، منذ عشرينيات القرن
الماضي. تنتشر استخدامات تقنية الليزر على نطاق واسع ويتم تضمينها في مجالات مهمة
مثل الطب / الجراحة والاتصالات والتصميم والتصنيع / الصناعة والبحث.
إمكانيات الليزر
يمكن لليزر أداء
العديد من المهام المختلفة بمستويات طاقة مختلفة. يمكن تحقيق أطوال موجات ضوئية
محددة وقوة شعاع من خلال تغيير مصدر الضوء ومصدر الطاقة وحتى لون الضوء. يسمح هذا
التنوع الشديد في كل من تشكيل القرنية الدقيقة وقطع الفولاذ الصناعي.
لن يقطع الليزر
الموجود في مشغل الأقراص المضغوطة الفولاذ ، ولكن لا يستطيع الليزر الصناعي أيضًا
تشغيل قرص مضغوط موسيقي دون تدميره. تمكننا مطابقة قوة الليزر المناسبة مع الوظيفة
المناسبة من تسخير هذه النار السحرية الجديدة بأمان.
الليزر و الجراحة الطبية
أدى تقدم الليزر
الطبي إلى تحسن كبير في سهولة الجراحة ونجاحها. ومع ذلك ، فإن التكلفة أكبر من
تكلفة العلاجات الأخرى ، على الرغم من أن التندب يكون أقل بكثير باستخدام الليزر
والليزر يعمل بسرعة أكبر بكثير من الخيارات الجراحية القديمة. تكون الشقوق أكثر
دقة ويسهل التحكم فيها.
بعض المجالات
الطبية التي يتمتع فيها الليزر بخيارات علاجية دقيقة هي جراحة العيون بالليزر ،
وعلم الأورام ، وجراحة الأعصاب ، وأمراض القلب ، والأمراض الجلدية ، والجراحة
البيطرية ، وجراحة الأسنان.
الليزر و مجال الاتصالات
تستفيد أجهزة
التلفزيون والهواتف / الخلوية وأنظمة الكمبيوتر من استخدام الليزر. الليزر قادر
على حمل الكميات الهائلة من القنوات والترددات التي تتطلبها هذه الأجهزة عالية
التقنية. لقد أثبت الليزر أنه أفضل جهاز اتصال في عصر الفضاء.
الليزر و التصميم
لقد حول الليزر
عالم التصميم من خلال تمكين المصممين من الأداء بدقة لم تكن متوفرة من قبل. يتم
استخدام الليزر لتصميم كائنات رقمية وثلاثية الأبعاد بمزيد من السهولة والدقة من
خلال المسح الضوئي والقص والنسخ والأرشفة الرقمية. من تصميم المبنى إلى تصميم
المناظر الطبيعية ، يثبت الليزر أنه الخيار الأفضل لتصميم سريع وسهل.
الليزر و الصناعة التحويلية
لقد حسّن الليزر
من قدرة الشركات المصنعة على الإنتاج عشرة أضعاف. على سبيل المثال ، باستخدام أداة
القطع بالليزر ، يمكن لمصنِّع الملابس قطع أنماط النسيج بسرعة أكبر ودقة أكبر في
وقت قصير جدًا. يتمتع صائغ المجوهرات بمزيد من الدقة من جانبه عند استخدام الليزر
للعمل على الأحجار الكريمة. يمكن لمصممي الطائرات بناء طائرة بشكل أكثر كفاءة
ونتائج أكبر باستخدام تقنية الليزر.
الليزر و البحث العلمي
يتيح استخدام
الليزر في الابحاث العلمية للعلماء الكشف عن المزيد من التفاصيل واكتشاف حركة
طفيفة جدًا عند دراسة المادة. يمكن تصميم أجهزة الليزر للاستجابة فقط لألوان أو
حركات معينة ، وبهذه الطريقة ، فإنها توفر عملًا أكثر تخصصًا في بيئات البحث.
يتوسع عالم
تقنية الليزر دائمًا من خلال إنتاج تطبيقات وطرق جديدة لإفادة الناس. إن اعتماد
الثقافة الحديثة على الليزر أمر مذهل بالنظر إلى أنه لم يكن سائدًا حتى الأربعين
عامًا الماضية.
إرسال تعليق