مشروع الليزر الصف الثاني عشر

نظرا لرؤيتي اهتمام البعض من الاعضاء الاكارم بموضوع الليزر وان بعضهم يقتقر لمعلومات كافية عن ماهية الليزر لذا اود ان اقدم لكم في هذا الموضوع نظرة مبسطة عن موضوع الليزر……….

مقدمة:

الليزر هو مصدر الضوء الذي يظهر خصائص فريدة ومتنوعة من التطبيقات. الليزر المستخدمة في اللحام ، والمسح ، والطب ، والاتصالات ، والدفاع الوطني ، وكأدوات في كثير من مجالات البحث العلمي. كثيرة هي انواع الليزر المتاحة تجاريا اليوم ، تتراوح في الاجهزه التي يمكن ان تستند الى طرف الاصبع الكبيرة التي تملأ تلك المباني. الليزر كل هذه السمة الأساسية لها خصائص معينة مشتركة.

ماهية الليزر:

الليزر بالإنجليزية: LASER وهي اختصار لعبارة Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء بإنبعاث الإشعاع المستحث.

عبارة عن حزمة ضوئية ذات فوتونات تشترك في ترددها وتتطابق بحيث تحدث ظاهرة التداخل البناء بين موجاتها لتتحول إلى نبضة ضوئية ذات طاقة عالية نسبيا. الإشعاع المستحث هو انبعاث أشعة ضوئية نتيجة لإقتراب فوتون من ألكترون في مستوى طاقة عالي. يعتبر الليزر نوعاً من الضوء الذي يختلف عن ضوء الشمس أو الضوء الصادر من مصباح كهربائي.

جهاز الليزر هو ضوء ذو تضخم مرتفع واتجاهية عالية جدا ، وان الاشعة ذات ارتفاع كثافه حيث ان اشعه الليزر غالبا ما لديها نقاء جيد في طول الموجة او التردد. الليزر هو مصدر الضوء الذي يظهر خصائص فريدة ومتنوعة من التطبيقات. الليزر المستخدمة في اللحام ، والمسح ، والطب ، والاتصالات ، والدفاع الوطني ، وكأدوات في كثير من مجالات البحث العلمي. كثيرة هي انواع الليزر المتاحة تجاريا اليوم ، تتراوح في الاجهزه التي يمكن ان تستند الى طرف الاصبع الكبيرة التي تملأ تلك المباني. الليزر كل هذه السمة الأساسية لها خصائص معينة مشتركة. وهي تأتي في احجام تتراوح بين حوالي عشر قطر شعر الانسان الى حجم كبير جدا مبنى في السلطة تتراوح بين 9 الى 10 ~ 1020 م ، وتتراوح اطوال موجات المايكرويف لبنية الاشعه السينيه الطيفيه المناطق المقابلة مع الترددات من العشره الى 1017 هرتز. وان لنبضه الليزر طاقات عالية 104 ي ونبض مدد قصيرة 5 × 10 ~ 15 س المنبعثة من ضوء الليزر يختلف نتاجها عن ضوء المصادر الأكثر شيوعا مثل منير المصابيح ، المصابيح الفلوريه ، وارتفاع كثافه قوسية المصابيح. مدد قصيرة 5 × 10 ~ 15 س تستطيع بسهولة حفر ثقوب فى معظم دائم للمواد اللحام ويمكن فصل شبكيه العين داخل العين البشريه. فهي عنصر اساسي في بعض من اكثر نظم الاتصالات الحديثة وتشكل "ابرة فونوغراف" لدينا قرص مدمج اللاعبين. وهي تؤدي الحراره يعامل معاملة المواد عالية القوة ، مثل المكابس من محركات السيارات ، وتقدم سكين الجراحيه الخاصة لأنواع كثيرة من الاجراءات الطبية. انها بمثابة هدف المحددون لاسلحه حربية.

خاصائص الليزر:

ببساطة الليزر يمكن فهمه بالنظر الى ضوء شمعة. عادة ، الشمعة المشتعله تشع الضوء في جميع الاتجاهات ، وبالتالي ينير مختلف الاشياء بالتساوي اذا كانت متساوي البعد عن الشمعة. أما ضوء الليزر فيختلف عن الشمعة ولاينبعث في كل الاتجاهات ، مثل شمعة ، ويركز على شكل ضوء وحيد الاتجاه. وهكذا ، اذا ظل إشعاع في كل الاتجاهات من شمعة تتركز في شعاع واحد ذو قطر (حوالى 3 مم) ، واذا كانت واقف على مسافه 1m من الشمعة ، ثم ان كثافة ضوء ستكون 1،000،000 ! هذا هو المفهوم الأساس لتشغيل جهاز الليزر.
نحن ابدا استخدام الليزر لإضاءة الشوارع ، او الاضاءه لدينا منزلا. نحن لا نستخدمها كاضواء الكشافه او المصابيح الكاشفه او الاضواء العلويه في منطقتنا السيارات. الليزر عموما ذو توزيع ترددات ضيق ، و كثافه أعلى بكثير ، أو أكبر قدر من الموازاه ، أو نبضه مدة اقصر بكثير ، من التي توفرها انواع ضوء المصادر الاخرى. لذا ، فاننا نستخدامها في الاقرص المدمج ، كماسحات ضوءيه ، وادوات المسح ، وكما في التطبيقات الطبية الجراحيه او سكين لحام لشبكيه العين. كما اننا نستخدامها فى انظمة الاتصالات والرادارات وتوجيه التطبيقات العسكرية ، وكذلك العديد من المجالات الاخرى. الليزر هو مصدر الضوء المتخصص التي ينبغي ان تستخدم فقط عندما تكون لدينا او نريد انتاج خصائص فريدة. الاتي هو عرض لخصاص الليزر:

1.احاديه اللون Monochromatic

كما هو معروف فإن المنطقة الضيقة من الطيف ، والمعروفة لنا بالمرئيات أو الضوء الأبيض ، تتكون من الألوان الضوئية التالية : أحمر ، برتقالي ، أصفر ، أخضر ، أزرق ، وبنفسجي . كما أن ترددات هذه الإشعاعات وأطوالها الموجية مختلفة ومضطربة ، فهي أشبه بالضوضاء بمقارنتها مع الموجات الصوتية ، بينما نجد أن ضوء أشعة الليزر منظم ومركز مثل النوتة الموسيقية الواضحة بالمقارنة مرة أخرى بالموجات الصوتية . حيث انه يتميز بانه ذو لون احادي فقط وليس خليط من الالون ويمكن الكشف ذلك بواسطة الموشور فلو وضعنا مثلا ضوء مصباح او ضوء الشمس موجا الى موشور سوف نرى انه يتحلل الى عدة الوان ( اطوال موجية مختلفة) اما الليزر فيختلف عن ذلك.

لذلك فان أحادي اللون لليزر أي ذو عرض طيفي ضيق ينتج عنه تردد مفرد نقي، وهذه الصفة الموجبة كانت تتميز بها الأشعة الراديووية دون سواها .

2.توازي الحزم الضوئية COLLIMATION او الاتجاهية DIRECTIONALITY

الضوء العادي نرى انه منفرج ويزاد الانفراج لذلك الضوء بالابتعاد عن مصدر ذلك الضوء. حيث ان جميع المصادر التقليديه ضوء ينبعث في جميع الاتجاهات (مثل الاضوء المنبعثة من ضوء اللمبة). "الاتجاهية" هي سمة من سمات ضوء الليزر التي تسبب له الانتقال في اتجاه واحد ضمن نطاق ضيق مخروط الاختلاف. جميع انواع الضوء تنتشر بحزم في نهاية المطاف (تتباعد) حيث انها تتحرك عبر الفضاء. ولكن ضوء الليزر هو أكثر بكثير مما كان اتجاهي ضوء تقليدية من اي مصدر ، وبالتالي أقل المتباينه. أي يكاد التشتت أو التفريق في الحزمة يكون معدوماً .

3.التشاكه Coherence

الترابط او الترابط بين موجات الحزمة الواحدة مكانياً وزمانياً يساعد الموجات الضوئية أو الفوتونات في تقوية بعضها البعض لتعطي طاقة وقدرة عالية للحزمة الواحدة وهذا من خصائص الليزر المهمة التي يتميزها عن المصادر الاخرى.

4.الشدة Intensity

شدة الشعاع عالية ومركزة في حزمة ذات قطر ضيق لا يتجاوز الواحد مليمتر ، وعند استخدام البصريات الملائمة يمكن تعريضها وفق الحاجة .

بسم الله الرحمن الرحيم

و الحمد لله رب العالمين و الصلاة و السلام على اشرف الأنبياء و المرسلين و بعد:
إن لليزر تطبيقات كثيرة في حياتنا و أهمية كبيرة فقد ظل الليزر كحل
مثالي للمشاكل التي لم تجد لها حلا حتى عام 1960 فاليزرات ذات طاقة عالية تستطيع أن تدمر الطائرات و هي في الجو و تقطع المعادن و في التقرير التالي نلقي نظرة على فكرة عمل الليزر و ما هي تصنيفات الليزر

فكرة عمل الليزر

دخلت أشعة الليزر في العديد من المنتجات التكنولوجية فتجدها عنصر أساسي في أجهزة تشغيل الأقراص المدمجة أو في آلات طبيب الأسنان أو في معدات قطع ولحام الحديد أو في أدوات القياس وغيرها من المجالات. كل تلك الأجهزة تستخدم الليزر ولكن ما هو الليزر وما الذي يجعل الليزر مميز عن غيره من المصادر الضوئية. في هذه المقالة سوف نقوم بشرح كل ما يتعلق بالليزر بشكل مبسط وواضح. (1)
مختبر أبحاث يستخدم شعاع الليزر.
جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولي لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية :
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
و التي تعني (( تضخيم الضوء بوساطة الانبعاث المحفز للأشعة )) (2)
ضوء الليزر
ضوء الليزر يختلف عن الضوء العادي حيث يكون له الخصائص التالية:
الضوء المنبعث أحادي اللون أي أن له طول موجي واحد. يحدد الطول الموجي لون الضوء الناتج وكذلك طاقته.
الضوء المنبعث من الليزر يكون متزامن أي أن الفوتونات كلها في نفس الطور مما يجعل شدة الضوء كبيرة فلا تلاشي الفوتونات الضوئية بعضها البعض نتيجة لاختلاف الطور بينها. (3)
(1) ، (3) http://www.hazemsakeek.com/QandA/Laser/Laser.htm
(2) كتاب : تفهم تكنولوجيا الليزر ، ترجمه رياض عزيز ، الطبعة الأولى ، 1990 صــ13

الضوء المنبعث له اتجاه واحد حيث يكون شعاع الليزر عبارة عن حزمة من الفوتونات في مسار مستقيم بينما الضوء العادي يكون مشتت وينتشر في أنحاء الفراغ.
المسؤول عن هذه الخصائص هي عملية الانبعاث الإستحثاثي stimulated emission بينما في الضوء العادي يكون الانبعاث تلقائي حيث يخرج كل فوتون بصورة عشوائية لا علاقة له بالفوتون الآخر.

عملية الانبعاث التلقائي عملية الانبعاث الإستحثاثي
نظام ليزر ثلاثي المستويات
الشكل التالي يوضح تفاصيل عملية إنتاج الليزر من خلال نظام ذو ثلاث مستويات للطاقة

تسلسل مراحل إنتاج شعاع ليزر (4)

(4) http://www.hazemsakeek.com/QandA/Laser/Laser.htm
تصنيفات الليزر
يصنف الليزر بأربعة تصنيفات تعتمد على خطورتها على الخلايا الحية . فعند التعامل مع الليزر يجب الانتباه إلى إشارة التي توضح تصنيفه

إشارة تحذير بوجود ليزر
التصنيف الأول Class I هذا يعني أن شعاع الليزر ذو طاقة منخفضة ولا يشكل درجة من الخطورة.
التصنيف الأول Class IA هذا التصنيف يشير إلى أن الليزر يضر العين إذا نظرنا في اتجاه الشعاع ويستخدم في السوبر ماركت كماسح ضوئي وتبلغ طاقة الليزر الذي يندرج تحت هذا التصنيف 4mW.
التصنيف الثاني Class II هذا يشير إلى ليزر ضوئه مرئي وطاقته لا تتعدى 1mW.
التصنيف الثالث Class IIIB طاقة هذا الليزر أكثر من المتوسط.
التصنيف الرابع Class IV وهي أنواع الليزر ذات الطاقة العالية وتصل إلى 500mW للشعاع المتصل بينما لليزر النبضات فتقدر طاقته بـ 10 J/cm2 ويشكل خطورة على العين وعلى الجلد واستخدام هذا الليزر يتطلب العديد من التجهيزات وإجراءات الوقاية. (5)

(5) http://www.hazemsakeek.com/QandA/Laser/Laser.htm

و الخاتمة

وفي الختام أختتم تقرير بذكر مخاطر الليزر فرغم المنافع المتعددة لحزم أشعة الليزر في المجالات التطبيقية المتنوعة إلا أنها تشكل بعض المخاطر على متداولي الأجهزة التي تصدرها عند عدم الالتزام بمعايير التداول والاستخدام الآمن لهذه الأجهزة ، خاصة عندما تتجاوز فدرتها حدوداً معينة.
فقد تسبب تلفا في شبكية العين و قد تسبب سرطانا في الجلد فيجب تجنب التعرض لليزر لتحاشي مخاطره.

اشكرووووووا المبرمجه