بحث عن الليزر وتاريخه وكيف يعمل
بحث عن الليزر هام وذلك لأن الليزر (Laser) هو جهاز يستخدم لتحفيز الذرات أو الجزيئات، مما يؤدي إلى إصدار شعاع ضيق من الضوء، يتميز بأطوال موجية محددة مثل النانومتر، يغطي الإشعاع الصادر من الليزر نطاقًا محددًا من الأطوال الموجية المرئية، أو الأشعة تحت الحمراء، أو الأشعة فوق البنفسجية، يتم ذلك عن طريق إرسال إشعاعات كهرومغناطيسية بواسطة تضخيم الفوتونات أو الذرات.
جدول المحتويات
بحث عن الليزر
تختلف أشعة الليزر عن مصادر الضوء التقليدية في عدة خصائص مميزة، من أهمها:
- التماسك (Coherence): في الليزر، تنتقل الإلكترونات بشكل موحد ومنظم عن طريق عملية صناعية، مما يجعل أشعة الليزر تتمتع بتماسك عالي، حيث تتوافق جميع الفوتونات في الوقت والمكان وتتحرك بنفس الاتجاه والموجة.
- الاتجاهية (Directionality): ينتقل ضوء الليزر في اتجاه واحد فقط، مما يجعله متمركزًا وقادرًا على الاختراق لمسافات طويلة دون تشتت الطاقة أو تغير اتجاهه.
- أحادية اللون (Monochromatic): يتمتع الليزر بأنه يولد ضوءًا يتمتع بلون محدد فقط، حيث تمتلك جميع الفوتونات طول موجي واحد، مما يجعله أحادي اللون ومناسبًا لتطبيقات مثل الطباعة والتصوير عالي الجودة.
- شدة عالية (High Intensity): تتميز أشعة الليزر بشدة عالية، حيث تفوق شدتها شدة الضوء التقليدي بمرات كبيرة، نتيجة لتمركز الإشعاع في اتجاه واحد، مما يجعلها مفيدة في التطبيقات التي تتطلب قوة كبيرة مثل القطع والحفر بالليزر.
اقرأ أيضًا: اذاعة عن اليوم الوطني العراقي
تاريخ الليزر
ألبرت أينشتاين كان أول من أشار إلى فكرة عمل الليزر في عام 1916، حيث أوضح أنه يمكن حث الذرات والجزيئات في ظروف مناسبة لإطلاق الطاقة الزائدة بداخلها على شكل أشعة من الضوء، في عام 1951، فكر العالم تشارلز اتش تاونز في طريقة لتوليد أشعة محفزة من الضوء على ترددات الميكروويف، ثم ظهر في نهاية عام 1953 جهاز يوضح انبعاث ترددات الميكرويف منه، وأُطلق عليه اسم مازر وهو اختصار لكلمة تضخيم موجات الميكروويف عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع، أي إرسال إشعاعات كهرومغناطيسية عن طريق تضخيم الفوتونات أو الذرات.
هذا الاكتشاف ساهم في حصول كل من ألكسندر بروخوروف ونيكولاي باسوف وتشارلز إتش على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1964، استخدمت أشعة الليزر لأول مرة في صورة ثلاثية الأبعاد في عام 1963 من قبل باحثين في جامعة ميشيغان، ومن ثم تطور استخدام الليزر في مجالات متعددة مثل الطب حيث يستخدم لعمليات لحم شبكية العين وغيرها.
أنواع الليزر
توجد أنواع متعددة من الليزر، ومن أبرزها:
- الليزر الغازي: يمر فيه تيار كهربي خلال غاز مثل ثاني أكسيد الكربون أو الهيليوم لتوليد الضوء، يشمل الليزر الغازي أنواع مثل ليزر ثاني أكسيد الكربون وليزر الهيليوم والنيون وليزر الأرجون وليزر الكريبتون وليزر الإكسيمر، يستخدم في التحليل الطيفي والتصوير المجسم والجراحة ومعالجة المواد ومسح الباركود.
- الليزر السائل: يحتوي على صبغة عضوية في شكل سائل، ويمتاز بقدرته على توليد نطاق واسع من الأطوال الموجية مما يجعله مرنًا في الاستخدام، يستخدم في فصل النظائر وإزالة الوحمات والتحليل الطيفي والطب.
- الليزر شبه الموصل: يستخدم الدايود لتضخيم الفوتونات المتولدة وتحويل التيار الكهربائي إلى أشعة الليزر، يستخدم في قراءة الباركود وطابعات الليزر والماسحات الضوئية.
- ألياف الليزر: نوع خاص من ليزر الحالة الصلبة يستخدم ألياف بصرية مع عناصر نادرة، يتميز بدقة أكبر وتكلفة صيانة منخفضة، ويستخدم في التنظيف والقطع واللحام والنقش والطب.
- الليزر الصلب: يدخل في تركيبه بلورات أو زجاج ممزوجة بعنصر نادر مثل النيوديميوم أو الكروم، يستخدم في إزالة الوشم والشعر واستئصال الأنسجة وتفتيت حصوات الكلى.
آلية عمل الليزر
الليزر يحتوي عادة على عناصر أساسية تساهم في توليد وتكبير الضوء الليزر، ومن أهم هذه العناصر:
- كاشف للموجات البصرية (Optical Medium): يتمثل في المادة التي تسمح بتحفيز الذرات أو الجزيئات لإطلاق أشعة الليزر، يمكن أن تكون هذه المادة غازية، سائلة، أو صلبة، وتختلف باختلاف نوع الليزر.
- تجويف داخلي (Cavity): هو المساحة الداخلية في الليزر التي تحتوي على الكاشف والمرآتين ووسيط التكبير، يسمح التجويف بانعكاس الضوء بين المرآتين مرارًا وتكرارًا، مما يؤدي إلى تكبير الضوء وزيادة تماسكه.
- مرآتان (Mirrors): توجد عند كلا طرفي التجويف الداخلي وتعمل على انعكاس الضوء بينهما، يتم تضخيم الضوء أثناء انعكاسه بين المرآتين.
- وسيط التكبير (Amplifying Medium): وهو المادة التي تكون داخل التجويف وتساعد في تكبير الضوء الليزر، عادة ما يكون وسيط التكبير مكونًا من كريستال أو مادة أخرى تتميز بقدرتها على تكبير الضوء عند تحفيزها.
- لتشغيل الليزر وتحقيق تكبير الضوء، يحتاج وسيط التكبير إلى مصدر خارجي للطاقة، مثل ضخ بصري أو تيار كهربائي، لتحفيزه وتنشيطه لتوليد الليزر بكفاءة.
شاهد ايضا: إذاعة مدرسية عن الشهداء
بستخدم الليزر في الجراحات لقدرته على تحديد وتحديد الأنسجة بدقة فائقة، مما يسمح للأطباء بإجراء عمليات جراحية دقيقة دون التسبب في أضرار للأنسجة المحيطة، يمكن استخدام الليزر في إزالة الأورام السرطانية، وجراحات العيون، وإزالة الشعر بالليزر، وتجميل الجلد، وغيرها الكثير من الإجراءات الجراحية الحساسة.
