الليزر

[Qasaimeh]

ارتباط ( الليزر - الذرة )



الليزر هو آلة أ و جهاز نتحكم من خلاله بطريقة تحرير الفوتونات المتحررة من الذرات المثارة.

وكلمة الليزر ( LASER ) هي اختصار للحروف الأولى من الجملة :

Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation

وهذه الجملة تصف بدقة كيفية عمل الليزر. وهي تعني :

الضوء المكبرأوالمضاعف بواسطة الإنبعاث المستحث للإشعاع

يوجد العديد من أنواع الليزرات كل منها له مميزات أساسية محددة . وفي الليزر يتعرض الوسط الليزري إلى عملية ضخ ضوئي مناسبة وذلك للحصول على ذرات في الحالة المثارة .

انموذج ليزري :

ومضات ضوئية شديدة جداً أو تفريغ كهربائي يسلط على الوسط الليزري وذلك لإيجاد مجموعة كبيرة من الذرات في الحالة المثارة ( ذرات بإلكترونات ذات طاقة عالية ) وتلك العملية ضرورية للحصول على مجموعة كبيرة من الذرات في الحالة المثارة لعمل الليزر بكفاءة .

وعلى العموم : الذرات المثارة يجب أن تكون مثارة إلى مستويين أو ثلاث مستويات فوق المستوى الأرضي ( ground-state ) . لأن ذلك يزيد من درجة ما يسمى بالانقلاب السكاني ( population inversion ) .

والانقلاب السكاني يعني عدد الإلكترونات التي في الحالة المثارة في مقابل التي تكون في الحالة الارضية .

وكما ذكرنا سابقاً : الوسط أو المادة الليزرية تحتوي على مجموعة من الذرات تكون إلكتروناتها موجودة في المستويات الإثارية . والإلكترونات المثارة تمتلك طاقة أكثر من معظم الإلكترونات المسترخاة . وبالمثل كما أن الإلكترون يمتص بعض الطاقة ليصل للمستوى المثار كذلك يستطيع أن يحرر هذه الطاقة .

كما تلاحظ في الشكل والذي يشير إلى أن الإلكترون يستطيع ببساطة الاسترخاء ويخلص نفسه من بعض الطاقة . هذه الطاقة المتحررة تكون على شكل فوتونات ( طاقة ضوئية ) . والفوتون المنبعث يكون له طول موجي محدد جداً ( لون محدد ) وهو معتمد على حالة الطاقة الإلكترونية عند انبعاث الفوتون . وإذا كان هناك ذرتان متماثلتان لهما إلكترونات مثارة متماثلة في الحالة فسوف يتحرر منهما فوتونات متماثلة تماماً في أطوالها الموجيه .

ضوء الليزر يختلف جداً عن الضوء العادي . حيث أن ضوء الليزر له الخصائص التالية :

1 - ضوء الليزر احادي . بمعنى أنه يحتوي على طول موجي واحد ( لون واحد محدد ) . وطوله الموجي يعتمد على مقدار الطاقة المحررة عندما يسقط الإلكترون من المستوى العلوي ( الاثاري ) إلى المستوى السفلي . ويمكن الاستفادة من العلاقات التالية في تحديد التردد والطول الموجي للفوتون المنبعث :

طاقة الفوتون = ثابت بلانك * التردد

سرعة الضوء ( الفوتون ) = التردد * الطول الموجي

2 - الضوء المتحرر منه مترابط . أي أن فوتوناته منتظمة . فكل فوتون يتحرك بنفس الخطوة التي تتحرك بها الفوتونات الاخرى . بمعنى أن كل الفوتونات لها مقدمات موجيه متماثلة ( قمة مع قمة ، وقاع مع قاع ) .

3 - ضوء الليزر متفق الاتجاه . بمعنى أن الشعاع محكم وقوي ومركز خلاف الضوء العادي والذي يحرر ضوء في اتجاهات مختلفة فيكون ضعيف وغير مركز ( منتشر )

لكي ننتج تلك الخصائص الثلاث يجب أن يحدث ما يسمى بالانبعاث المستحث . وهذا النوع من الانبعاث لا يحدث في مصادر الضوء العادية والتى تحرر فيها الذرات فوتوناتها بشكل عشوائي ( random ) . بل الذي يحدث في الانبعاث المستحث هو انبعاث فوتونات متفقة وبشكل منتظم .

وكما لاحظت في الشكل السابق أن الفوتون المتحرر من أي ذرة له طاقة محددة تساوي الفرق بين طاقتي المستويين الارضي والمثار . وإذا واجه هذا الفوتون ومر خلال ذرة اخرى لها إلكترون موجود في نفس الحالة الاثارية ففي هذه الحالة يمكن للظاهرة المسماة بالانبعاث المستحث أن تحدث بتقدير الله سبحانه وتعالى . حيث أن الفوتون الاولي سوف يحفز ويحث على نزول الالكترون ومن ثم انبعاث فوتون آخر من الذرة الثانية يكون له نفس التردد والاتجاه للفوتون الساقط ( الاولي ) .

المفتاح الاساسي الآخر في عملية انتاج الليزر هو وجود زوج من المرايا توضعان على طرفي الوسط أو المادة الليزرية . بحيث أن الفوتونات تنعكس عن هذه المرايا وتمر مرة اخرى خلال المادة الليزرية . والذي يحدث في هذه العملية أن الفوتونات المنعكسة تحث إلكترونات مثارة اخرى للنزول إلى المستوى الارضي وبالتالي تسبب انبعاث فوتونات كثيرة لها نفس الطول الموجي والطور . وهذه الظاهرة تتكرر داخل المادة الليزرية . وخلال فترة قصيرة سوف يتوالد لدينا عدد ضخم جداً من الفوتونات لها نفس التردد ومتفقة في الطور والاتجاه . وفي هذه الحالة يجب أن تكون أحد المرآتان على أحد طرفي المادة الليزرية تكون ( نصف منفذة ) . أي أنها تعكس بعض الفوتونات للداخل وتسمح للبعض الآخر بالنفاذ للخارج . والضوء الخارج هو عبارة عن شعاع الليزر الذي نستخدمه .

ويمكنك أن تتصور الاجزاء الاساسية لعمل الليزر في الاشكال التالية والتي تشير وببساطة إلى عمل ليزر الياقوت ( Ruby Laser ) . لاحظ أن الليزر يتكون من انبوب وميضي ( Flash ) مثل المستخدم في كامرة التصوير ، وقضيب من مادة الياقوت ، ومرآتان على الاطراف أحدهما نصف منفذه . لاحظ أن قضيب الياقوت يعتبر الوسط الليزري والنبوب الوميضي سوف يقوم بعملية الضخ الضوئي .

شكل ( 1 )

شكل ( 2 )

شكل ( 3 )

شكل ( 4 )

شكل ( 5 )

المنظر ( 1 ) يعبر عن الحالة الغير ليزرية ( لا يوجد ليزر )

المنظر ( 2 ) نلاحظ أن الانبوب الوميضي أثار الذرات في الياقوت

المنظر ( 3 ) نشاهد بعض الذرات ينبعث منها فوتونات في اتجاهات مختلفة .

المنظر ( 4 ) نلاحظ أن بعض الفوتونات سوف تتحرك في اتجاه موازي لمحور قضيب الياقوت وبالتالي سوف يحدث لها انعكاس داخل الياقوت بسبب المرآتان الموجودتان في طرفي الليزر . وخلال مرور تلك الفوتونات داخل الياقوت سوف تسبب انبعاث مستحث في الذرات المثارة الاخرى .

المنظر ( 5 ) نشاهد خروج شعاع احادي التردد ومتفق الطور ومتماسك يخرج من قضيب الياقوت من خلال المرآة النصف منفذه وهذا هو شعاع الليزر .


هل تظهر الصور؟؟

[Qasaimeh]

لا ادري ما مشكلة الصور

[Qasaimeh]

أنواع الليزرات : Types of Lasers

توجد أنواع مختلفة من الليزرات ، فالمادة الليزرية المستخدمة لانتاج الليزر يمكن أن تكون جامدة أو غازية أو سائلة أو شبه موصلة . وكل أنواع الليزرات عدة تسمى حسب نوعية المادة الليزرية المستخدمة فيه .

1 - ليزارات الحالة الصلبة ( Solid - state lasers )

هذا النوع تكون فيه المادة الليزرية موزعة على شكل خليط جامد . ومن أمثلته ليزر الياقوت (Ruby ) أو ليزر العقيق ( neodymium-YAG )

وكلمة YAG هي اختصار لـ (yttrium aluminum garnet )

- ليزر العقيق ( YAG ) يصدر اشعة ليزرية طولها الموجي 1.064 نانومتر ( nm ) وهي اشعة في المنطقة تحت الحمراء .

- ليزر الياقوت يعطي شعاع ليزر طوله 694 نانومتر ( nm )

- ملاحظة ( نانومتر = 10-9 متر )

2 - ليزرات الحالة الغازية ( Gas - state lasers )

اشهر ليزرات الحالة الغازية هي ليزر الهيليوم وليزر الهيليوم نيون ( HeNe ) وتعطي شعاع ليزري في منطقة الاحمر المرئي . وهناك ليزر ثاني اكسيد الكربون ( CO2 ) يصدر شعاع ليزري في منطقة تحت الحمراء البعيدة ، وهو مستخدم لقطع المواد الصلبة .

3 - ليزر الاكسيمر ( Excimer lasers )

وهذا الاسم مشتق من الكلمتين ( excited ) و ( dimer ) . وهذا النوع يستخدم غازات تفاعلية مثل كلوراين ( chlorine ) والفلوراين ( flurine ) تكون مخلوطة مع غازات خاملة ( inergases ) مثل غاز الارجون أو الكريبتون أو غاز الزينون . فعندما يحدث التحفيز الكهربائي له يتكون جزئ زائف . وعندما يحدث له عملية الليزر ينتج ضوء في منطقة الفوق بنفسجية .

4 - ليزرات الصبغة ( سائلة ) ( Dye lasers )

يستخدم هذا النوع صبغات عضوية مركبة مثل ( rhodamin 6G ) في محلول سائل أو معلق وذلك ليكون وسط ليزري .

هذا النوع من الليزرات يعطي شريحة واسعة من الأطوال الموجية .

5 - ليزرات أشباه المصولات ( Semiconductor lasers )

هذا النوع أحياناً يسمى بليزر الدايود ( الثنائي ) . وهو لا يعتبر من ليزرات الحالة الصلبة لأنه عبارة عن آلة أو أداة إليكترونية . وتكون بشكل عام صغيرة الحجم وتحتاج إلى قدرة صغيرة . وهو مستخدم في الطابعات الليزرية وفي قارئات القرص المدمج ( CD-room )

لاحظ أخي الكريم أن الوسط الليزري يمكن أن يكون كقاعدة اساسية في اختيار الطول الموجي أو القدرة أو الفترة النبضية المطلوبة . وبعض الليزرات تكون فائدتها عظيمة مثل ليزر co2 والذي يمكن استخدامه في قطع الحديد . وبالاضافة لفائدته تلك فهو خطر لأنه يصدر ضوء ليزري في منطقة تحت الحمراء ومنطقة الماكرويف من الطيف ، فالاشعة تحت الحمراء عبارة عن حرارة لذلك هذا النوع من الليزرات تمتص طاقته خلال المنطقة التي تسلط عليه .

- هناك ليزرات مثل ليزر الدايود ( الثنائي ) تكون قدرتها ضعيفة وتستخدم كثيراً في الاشارة إلى الاشياء . وهذ النوع يصدر شعاع ليزري أحمر اللون له طول موجي بين 630 - 680 نانومتر .

- تستخدم الليزرات في الصناعة وفي البحوث لعمل الكثير من الأشياء مثل استخدام ضوء الليزر الشديد لإثارة الجزيئات في المادة ، ومن ثم متابعة وملاحظة ما يحدث لها .

وإليك أخي الكريم جدول يوضح بعض أنواع الليزرات وأطوالها الموجية المنبعثة :

نوع الليزر

الطول الموجي ( نانومتر )

Argon fluoride (UV)

193

Krypton Fluoride (UV)

248

Nitrogen (UV)

337

Argon (blue)

488

Argon (green)

514

Helium neon (green)

543

Helium neon (red)

633

Rhodamine 6G dye (tunable)

570-650

Ruby (CrAlO3) (red)

694

Nd: YAG (NIR)

1064

Carbon Dioxide (FIR)

10600

[TALAT]

لوتكرمتم ساعدوني

[فراس الظاهر]

مشكور يا عبود

لم اقرأ الموضوع كاملا

و في الفقرة الاولى الصور غير ظاهرة


اما talat

فان الليزر يستخدم في الكثير الكثير من الامور

اطب الاسلحة العسكرية الاجهزة الكهربائية .....................

[ayaaya]

dsl je peut pas ecrire on arabe mais je comprend bien l’arabe mais le problime que j’ai un ordinateur qui s’ecrire pas on arabe bon j’ai une rechercher a la facillite et je voule bien que vous m’aide le suje ce :materiaux a effet optique non-lineaire (onl)applications et perspectives et je te remercice bq d’avoir m’aide et merci bq cher fre arabe mon email ce: yaich[email protected]

[nael80]

مشكووووووووووووووووووور
بارك الله فيك
واخر مشاركه قبلي لم افهم منها شيء
هل يوجد احد يستطيع ان يفسرها ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟