بحث علمي شامل عن الليزر واستخداماته وخواصه

بحث علمي شامل عن الليزر واستخداماته وخواصه

خلت أشعة الليزر في العديد من المنتجات التكنولوجية فتجدها عنصر اساسي في أجهزة تشغيل الأقراص المدمجة أو في ألات 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.

الموضوع:

اساسيات فيزيائية حول الذرة

يوجد في الكون 100 نوع مختلف من الذرات وكل شيء حولنا هو مكون من الـ 100 ذرة تلك، ولكن كيف تتحد وتترابط الذرات مع بعضها البعض لتكون المواد مثل الماء المكون من ذرتين هيدروجين وذرة اكسجين أو كيف تكونت قطعة من الحديد أو النحاس. إن الذرات في حركة مستمرة حيث تتذبذب الذرات حول موضع استقرارها في المادة كما أن الذرات لها حركة دائرية أو حركة انتقالية أيضاً. فلو نظرت إلى طاولة خشبية مثلاً وبالرغم من أنها ثابتة في مكانها إلى أنها ذراتها التي كونت الخشب في حركة مستمرة.

نتيجة لحركة الذرات التي تكتسبها من الطاقة الحرارية فإنها تتواجد في حالات مختلفة من الأثارة أو بمعنى آخر أن الذرات لها طاقات مختلفة، فلو زودت ذرة ما بكمية من الطاقة فإن الذرة تنتقل من المستوى الأرضي ground state الذي تتواجد فيه إلى مستوى طاقة أعلى يسمى بمستوى الإثارة excited state. يعتمد مستوى الإثارة على كمية الطاقة التي ذودت بها الذرة ومصدر الطاقة إما حرارة أو ضوء أو كهرباء.

لتمثيل شكل الذرة يتكون من النواة والالكترونات التي تدور في مدارات حول النواة.
تحتوي الذرة على النواة (المكونة من البروتونات والنيوترونات) والإلكترونات التي تدور حول النواة في مدارات مختلفة كل مدار هو عبارة عن مستوى طاقة.

امتصاص الطاقة Absorbing Energy

إذا ذودت الذرة بطاقة حرارية لأو طاقة من مصدر ضوئي أو كهربائي فإن بعض الإلكترونات في الذرة سوف تنتقل من المدار ذو مستوى الطاقة الأدنى إلى مدار طاقته أعلى وابعد من النواة.امتصاص الطاقة
تمتص ذرة الطاقة من الحرارة أو الضوء أو الكهرباء. تنتقل الإلكترونات من مستوى الطاقة الأقل إلى مستوى طاقة أعلى.هذه فكرة السابقة هي مبسطة عن امتصاص الطاقة في الذرة ولكن تعتبر الاساس في دور الذرة لانتاج الليزر.

عندما ينتقل الإلكترون إلى المدار ذو مستوى الطاقة الأعلى فإنه ما يلبث إلا أن يعود وينتقل إلى المستوى الطاقة الأدنى، وعندها فإن الإلكترون يحرر طاقة في صورة فوتون (ضوء).
تصدر الإلكترونات الفوتونات عند اثارتها وعلى سبيل المثال عند تسخين معدن مثل سلك السخان الكهربي فإنه يتحول لونه من اللون المعتم إلى اللون المتوهج وهذا التوهج ناتج من الفوتونات التي انطلقت بعد اثارة ذرات مادة سلك السخان الكهربي. كذلك لو فكرنا في فكرة عمل شاشة التلفزيون فهي تعطي الصورة من خلال الفوتونات التي تنتجها مادة الشاشة (الفوسفور) عند اثارتها بشعاع إلكتروني.

اذا نستنتج ان الضوء ينتج من الفوتونات المنبعثة من اثارة الكترونات الذرة وتعتمد لون الفوتون (لون الضوء) على طاقة الفوتون.

علاقة الذرة بالليزر

لتعريف مبسط لليزر نقول معتمدين على الشرح السابق أنه جهاز يقوم بالتحكم في كيفية تحرير الذرات للفوتونات.وكما ذكرنا فإن كلمة ليزر هي اختصار للجملة light amplification by stimulated emission of radiation والتي معناها يشرح بالتفصيل فكرة عمل الليزر والذي يعتمد على إن الليزر ماهو إلا ضوء مكبر بواسطة عملية تسمى الإنبعاث الإستحثاثي للإشعاع وهذا ما قصدنا به التحكم بكيفية تحرير الذرة للفوتون.

بالرغم من وجود عدة أنواع من الليزر إلا انهم جميعاً يشتركون في نفس الخصائص. ففي الليزر يوجد المادة التي تنتج الليزر يتم اثارتها بواسطة عملية ضخ pumping للإلكترونات من المستوى الأرضي إلى مستوى الإثارة. يستخدم للضخ الإلكتروني ضوء فلاش قوي أو بواسطة التفريغ الكهربي ويساعد هذا الضخ على تزويد أكبر قدر ممكن من الإلكترونات لتنتقل إلى مستويات الطاقة الأعلى فتصبح مادة الليزر مكونة من ذرات ذات إلكترونات مثارة ونسميها بالذرة المثارة. ومن الجدير بالذكر أن أنه من الضروري جداً إثارة عدد كبير من الذرات للحصول على ليزر وتسمى هذه العملية بإنقلاب التعداد population inversion أي جعل عدد الذرات المثارة في مادة الليزر أكبر من عدد الذرات الغير مثارة.
قلب التعداد هو الذي يجعل الضوء الذي تنتجه المادة ليزراً وإذا لم نصل إلى مرحلة انقلاب التعداد نحصل على ضوء عادي.

وكما امتصت الإلكترونات طاقة كبيرة من خلال عملية الضخ فإن الإلكترونات هذه تطلق الطاقة التي امتصتها في صورة فوتونات أي ضوء.
الفوتونات المنبعثة لها طول موجي محدد (ضوء بلون محدد) يعتمد على فرق مستويات الطاقة التي انتقل بينها الإلكترونات المثارة. وإذا كان الإنتقال لكافة الإلكترونات بين مستويين طاقة محددين كما هز موضح غب الشكل أدناه فإن كل القوتونات المنبعثة سيكون لها نفس الطول الموجي.
الإلكترون باللون الأحمر مثار ينتقل إلى مستوى طاقة أدنى (الإلكترون باللون الأزرق) ويفقد طاقته في صورة فوتون

ضوء الليزر

ضوء الليزر يختلف عن الضوء العادي حيث يكون له الخصائص التالية:
الضوء المنبعث أحادي اللون monochromatic أي أن له طول موجي واحد. يحدد الطول الموجي لون الضوء الناتج وكذلك طاقته.الضوء المنبعث من الليزر يكون متزامن coherent أي ان الفوتونات كلها في نفس الطور مما يجعل شدة الضوء كبيرة فلا تلاشي الفوتونات الضوئية بعضها البعض نتيجة لاختلاف الطور بينها.الضوء المنبعث له اتجاه واحد directional 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 الإنبعاث تلقائي حيث يخرج كل فوتون بصورة عشوائية لا علاقة له بالفوتون الآخر.
في الشرح التالي سنرى مكونات الليزر من خلال شرح عمل ليزر الياقوتruby laser .
ليزر الياقوت Ruby Laserمكونات ليزر الياقوت عبارة عن مصدر ضوء فلاش وساق من الياقوت ومرأتين مثبتتين على طرفي الساق احدى هاتين المرأتين لها مقدار انعكاس 90%. يعتبر المصدر الضوئي مسؤولاً عن عملية الضخ وساق الياقوت هو مادة انتاج الليزر.
نظام ليزر ثلاثي المستويات

أنواع الليزرليزر الحالة الصلبة solid-state laser هو الليزر الذي ينتج بواسطة مادة أو خليط من مواد صلبة مثل الياقوت ruby أو خليط الالومنيوم واليتريم والنيودينيم neodymium:yttrium-aluminum ويسمى بليزر الـ *** اختصاراً ويكون طوله الموجي في منطقة الأشعة تحت الحمراء.
ليزر الغاز Gas laser وهو يعتمد على مادة غازية مثل الهيليوم والنيون وغاز ثاني اكسيد الكربون وتكون اطوالها الموجية في مدى الاشعة تحت الحمراء وتستخدم في قطع المواد الصلبة لطاقتها العالية.

ليزر الإكسيمر Excimer laser وتطلق على أنواع الليزر التي تستخدم الغازات الخاملة مثل غاز الكلور أو الفلور أو الكربتون أو الأرجون وتنتج هذه الغازات اشعة ليزر ذات أطوال موجية في مدى الأشعة فوق البنفسجية.ليزر الأصباغDye laser وهي عبارة عن مواد عضوية معقدة مثل الرودامين rhodamine 6G مذابة في محلول كحولي وتنتج ليزر يمكن التحكم في الطول الموجي الصادر عنه.
ليزر أشباه الموصلاتSemiconductor laser ويطلق عليه احياناً بليزر الديود ويعتمد على المواد شبه الموصلة ويمتاز بحجم ليزر صغير ويستهلك طاقة قليلة ولذلك يستخدم في الأجهزة الدقيقة مثل أجهزة السي دي وطابعات الليزر.

تصنيفات الليزر

يصنف الليزر باربعة تصنيفات تعتمد على خطورتها على الخلايا الحية. فعند التعامل مع الليزر يجب الانتباه الى الاشارة التي توضح التصنيف.
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 السوبرماركت 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 IIIA طاقة الليزر متوسطة وتبلغ 1-5mW وخطورته على العين إذا دخل الشعاع المباشر في العين. ومعظم الأقلام المؤشرة تقع في هذا التصنيف.
التصنيف الثالث Class IIIB طاقة هذا الليزر أكثر من المتوسط التصنيف الرابع Class IV وهي انواع الليزر ذات الطاقة العالية وتصل إلى 500mW للشعاع المتصل بينما لليزر النبضات فتقدر طاقته بـ 10 J/cm2 ويشكل هطورة على العين وعلى الجلد واستخدام هذا الليزر يتطلب العديد من التجهيزات وإجراءات الوقاية.

المصدر جوديات

فكرة عمل الليزر

دخلت أشعة الليزر في العديد من المنتجات التكنولوجية فتجدها عنصر اساسي في أجهزة تشغيل الأقراص المدمجة أو في ألات 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.

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
وتعني تكبيرالضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث الاستحثاثي Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي Radiation. وقد تنبأ بوجود الليزرالعالم البرت اينشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث الاستحثاثيstimulated emission وتم تصميم أول جهاز ليزر في 1960بواسطة العالم ميمانT.H. Maiman باستخدام بلورة الياقوت ويعرفبليزر الياقوت Ruby laser.

اساسيات فيزيائية حول الذرة
يوجد في الكون 100 نوع مختلف من الذرات وكل شيء حولنا هو مكون من ال 100 ذرة تلك، ولكن كيف تتحد وتترابط الذرات مع بعضها البعض لتكون المواد مثل الماء المكون من ذرتين هيدروجين وذرة اكسجين أو كيف تكونت قطعة من الحديد أو النحاس. إن الذرات في حركة مستمرة حيث تتذبذب الذرات حول موضع استقرارها في المادة كما أن الذرات لها حركة دائرية أو حركة انتقالية أيضاً. فلو نظرت إلى طاولة خشبية مثلاً وبالرغم من أنها ثابتة في مكانها إلى أنها ذراتها التي كونت الخشب في حركة مستمرة.
نتيجة لحركة الذرات التي تكتسبها من الطاقة الحرارية فإنها تتواجد في حالات مختلفة من الأثارة أو بمعنى آخر أن الذرات لها طاقات مختلفة، فلو زودت ذرة ما بكمية من الطاقة فإن الذرة تنتقل من المستوى الأرضي ground state الذي تتواجد فيه إلى مستوى طاقة أعلى يسمى بمستوى الإثارة excited state. يعتمد مستوى الإثارة على كمية الطاقة التي ذودت بها الذرة ومصدر الطاقة إما حرارة أو ضوء أو كهرباء.
في الشكل التالي نموذج توضيحي لمكونات الذرة

نموذج بسيط لتمثيل شكل الذرة يتكون من النواة والالكترونات التي تدور في مدارات حول النواة.
تحتوي الذرة على النواة (المكونة من البروتونات والنيوترونات) والإلكترونات التي تدور حول النواة في مدارات مختلفة كل مدار هو عبارة عن مستوى طاقة.

امتصاص الطاقة Absorbing Energy
إذا ذودت الذرة بطاقة حرارية لأو طاقة من مصدر ضوئي أو كهربائي فإن بعض الإلكترونات في الذرة سوف تنتقل من المدار ذو مستوى الطاقة الأدنى إلى مدار طاقته أعلى وابعد من النواة.

امتصاص الطاقة
تمتص ذرة الطاقة من الحرارة أو الضوء أو الكهرباء. تنتقل الإلكترونات من مستوى الطاقة الأقل إلى مستوى طاقة أعلى.

هذه افكرة السابقة هي مبسطة عن امتصاص الطاقة في الذرة ولكن تعتبر الأساس في دور الذرة لانتاج الليزر.
عندما ينتقل الإلكترون إلى المدار ذو مستوى الطاقة الأعلى فإنه ما يلبث إلا أن يعود وينتقل إلى المستوى الطاقة الأدنى، وعندها فإن الإلكترون يحرر طاقة في صورة فوتون (ضوء).
تصدر الإلكترونات الفوتونات عند اثارتها وعلى سبيل المثال عند تسخين معدن مثل سلك السخان الكهربي فإنه يتحول لونه من اللون المعتم إلى اللون المتوهج وهذا التوهج ناتج من الفوتونات التي انطلقت بعد اثارة ذرات مادة سلك السخان الكهربي. كذلك لو فكرنا في فكرة عمل شاشة التلفزيون فهي تعطي الصورة من خلال الفوتونات التي تنتجها مادة الشاشة (الفوسفور) عند اثارتها بشعاع إلكتروني.
إذا نستنتج أن الضوء ينتج من الفوتونات المنبعثة من إثارة إلكترونات الذرة وتعتمد لون الفوتون (لون الضوء) على طاقة الفوتون.

علاقة الذرة بالليزر
لتعريف مبسط لليزر نقول معتمدين على الشرح السابق أنه جهاز يقوم بالتحكم في كيفية تحرير الذرات للفوتونات.
وكما ذكرنا فإن كلمة ليزر هي اختصار للجملة light amplification by stimulated emission of radiation والتي معناها يشرح بالتفصيل فكرة عمل الليزر والذي يعتمد على إن الليزر ماهو إلا ضوء مكبر بواسطة عملية تسمى الإنبعاث الإستحثاثي للإشعاع وهذا ما قصدنا به التحكم بكيفية تحرير الذرة للفوتون.

بالرغم من وجود عدة أنواع من الليزر إلا انهم جميعاً يشتركون في نفس الخصائص. ففي الليزر يوجد المادة التي تنتج الليزر يتم اثارتها بواسطة عملية ضخ pumping للإلكترونات من المستوى الأرضي إلى مستوى الإثارة. يستخدم للضخ الإلكتروني ضوء فلاش قوي أو بواسطة التفريغ الكهربي ويساعد هذا الضخ على تزويد أكبر قدر ممكن من الإلكترونات لتنتقل إلى مستويات الطاقة الأعلى فتصبح مادة الليزر مكونة من ذرات ذات إلكترونات مثارة ونسميها بالذرة المثارة. ومن الجدير بالذكر أن أنه من الضروري جداً إثارة عدد كبير من الذرات للحصول على ليزر وتسمى هذه العملية بإنقلاب التعداد population inversion أي جعل عدد الذرات المثارة في مادة الليزر أكبر من عدد الذرات الغير مثارة.
قلب التعداد هو الذي يجعل الضوء الذي تنتجه المادة ليزراً وإذا لم نصل إلى مرحلة انقلاب التعداد نحصل على ضوء عادي.
وكما امتصت الإلكترونات طاقة كبيرة من خلال عملية الضخ فإن الإلكترونات هذه تطلق الطاقة التي امتصتها في صورة فوتونات أي ضوء.
الفوتونات المنبعثة لها طول موجي محدد (ضوء بلون محدد) يعتمد على فرق مستويات الطاقة التي انتقل بينها الإلكترونات المثارة. وإذا كان الإنتقال لكافة الإلكترونات بين مستويين طاقة محددين كما هز موضح غب الشكل أدناه فإن كل القوتونات المنبعثة سيكون لها نفس الطول الموجي.

الإلكترون باللون الأحمر مثار ينتقل إلى مستوى طاقة أدنى (الإلكترون باللون الأزرق) ويفقد طاقته في صورة فوتون
ضوء الليزر
ضوء الليزر يختلف عن الضوء العادي حيث يكون له الخصائص التالية:
الضوء المنبعث أحادي اللون monochromatic أي أن له طول موجي واحد. يحدد الطول الموجي لون الضوء الناتج وكذلك طاقته.
الضوء المنبعث من الليزر يكون متزامن coherent أي ان الفوتونات كلها في نفس الطور مما يجعل شدة الضوء كبيرة فلا تلاشي الفوتونات الضوئية بعضها البعض نتيجة لاختلاف الطور بينها.
الضوء المنبعث له اتجاه واحد directional 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 الإنبعاث تلقائي حيث يخرج كل فوتون بصورة عشوائية لا علاقة له بالفوتون الآخر.

عملبة الإنبعاث التلقائي عملية الإنبعاث الإستحثاثي
العامل المهم في انتاج الليزر هو المرايا المثبتة على جانبي مادة انتاج الليزر. تساعد المرايا على عكس بعض الفوتونات إلى داخل مادة الليزر عدة مرات لتعمل هذه الفوتونات على استحثاث الكترونات مثارة أخرى لتطلق مزيدا من الفوتونات بنفس الطول الموجي ونفس الطور، وهذه هي عملية التكبير للضوء light amplification. تصمم إحدى هتين المرأتين لتكون عاكسيتها اقل من 100% لتسمح لبعض الفوتونات من الخروج عبرها وهو شعاع الليزر الذي نحصل عليه.
فى الشرح التالي سنرى مكونات الليزر من خلال شرح عمل ليزر الياقوتruby laser .

ليزر الياقوت Ruby Laser
مكونات ليزر الياقوت عبارة عن مصدر ضوء فلاش وساق من الياقوت ومرأتين مثبتتين على طرفي الساق احدى هاتين المرأتين لها مقدار انعكاس 90%. يعتبر المصدر الضوئي مسؤولاً عن عملية الضخ وساق الياقوت هو مادة انتاج الليزر.

(1) مكونات ليزر الياقوت

(2) فرق جهد عالي يعمل على تزويد الفلاش بالطاقة الكافية لتوليد ضوء ذو شدة عالية ولفترة زمنية قصيرة. هذا الضوء يعمل على اثارة الذرات في بلورة الياقوت إلى مستويات الطاقة الأعلى.

(3) تطلق بعض الذرات فوتونات

تنطلق الفوتونات بموازاة محور ساق الياقوت لتصطدم بالمرآة وتنعكس إلى داخل الياقوت عدة مرات لتستحث إلكترونات أخرى لتطلق فوتونات.

(5) فوتونات بطول موجي واحد وفي تفس الطور ومتجمعة في حزمة تعبر من المرآة لتعطي ضوء اليزر.

نظام ليزر ثلاثي المستويات
الشكل التالي يوضح تفاصيل عملية انتاج الليزر من خلال نظام ذو ثلاث مستويات للطاقة

تسلسل مراحل انتاج شعاع ليزر

أنواع الليزر
يأتي الليزر بأنواع مختلفة حسب الاستخدامات وتنوع الليزر يأتي من تنوع المادة المستخدمة لإنتاجه فهناك من المواد الصلبة والسائلة والغازية، ويعتبر نوع المادة الأساس الاكثر استخداماً للتميز بين الأنواع المختلفة. ويسمى الليزر من خلال نوع المادة المستخدمة فمثلاً ليزر الهيليوم نيون He-Ne يعني ان المادة المستخدمة هي خليط من الهيليوم والنيون وليزر الياقوت يعني ان المادة المنتجة لليزر هي الياقوت وهكذا لباقي الأنواع الأخرى. ولنأخذ بعض الأمثلة لأنواع مختلفة لليزر:
ليزر الحالة الصلبة solid-state laser هو الليزر الذي ينتج بواسطة مادة أو خليط من مواد صلبة مثل الياقوت ruby أو خليط الالومنيوم واليتريم والنيودينيم neodymium:yttrium-aluminum ويسمى بليزر ال TAG اختصاراً ويكون طوله الموجي في منطقة الأشعة تحت الحمراء.
ليزر الغاز Gas laser وهو يعتمد على مادة غازية مثل الهيليوم والنيون وغاز ثاني اكسيد الكربون وتكون اطوالها الموجية في مدى الاشعة تحت الحمراء وتستخدم في قطع المواد الصلبة لطاقتها العالية.
ليزر الإكسيمر Excimer laserوتطلق على أنواع الليزر التي تستخدم الغازات الخاملة مثل غاز الكلور أو الفلور أو الكربتون أو الأرجون وتنتج هذه الغازات اشعة ليزر ذات أطوال موجية في مدى الأشعة فوق البنفسجية.
ليزر الأصباغDye laser وهي عبارة عن مواد عضوية معقدة مثل الرودامين rhodamine 6G مذابة في محلول كحولي وتنتج ليزر يمكن التحكم في الطول الموجي الصادر عنه.
ليزر أشباه الموصلاتSemiconductorlaser ويطلق عليه احياناً بليزر الديود ويعتمد على المواد شبه الموصلة ويمتاز بحجم ليزر صغير ويستهلك طاقة قليلة ولذلك يستخدم في الأجهزة الدقيقة مثل أجهزة السي دي وطابعات الليزر.

يتميز الليزر بطوله الموجي فمثلا الطول الموجي لليزر الياقوت هو 694nm، ويتم أختيار مادة الليزر بناء على الطول الموجي المطلوب كما في الجدول التوضيحي أدناه، فمثلاً يستخدم ليزر غاز ثاني أكسيد الكربون في قطع المعادن الصلبة لأن طوله الموجي في مدى الأشعة تحت الحمراء وهي أشعة حرارية إذا سقطت بتركيز على سطح معدن تذيبه.

نوع الليزر
الطول الموجي لليزر (nm)
Argon fluoride (UV)
193
Krypton fluoride (UV)
248
Xenon chloride (UV)
308
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

تصنيفات الليزر
يصنف الليزر بأربعة تصنيفات تعتمد على خطورتها على الخلايا الحية. فعند التعامل مع الليزر يجب الإنتباه إلى الإشارة التي توضح تصنيفه.

إشارة تحذير بوجود ليزر
التصنيف الأول Class Iهذا يعني أن شعاع الليزر ذو طاقة منخفضة ولا يشكل درجة من الخطورة.
التصنيف الأول Class IAهذا التصنيف يشير إلى أن الليزر يضر العين إذا نظرنا في اتجاه الشعاع ويستخدم في السوبرماركت 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 IIIAطاقة الليزر متوسطة وتبلغ 1-5mW وخطورته على العين إذا دخل الشعاع المباشر في العين. ومعظم الأقلام المؤشرة تقع في هذا التصنيف.
التصنيف الثالث Class IIIB طاقة هذا الليزر أكثر من المتوسط.
التصنيف الرابع Class IV وهي انواع الليزر ذات الطاقة العالية وتصل إلى 500mW للشعاع المتصل بينما لليزر النبضات فتقدر طاقته ب 10 J/cm2 ويشكل هطورة على العين وعلى الجلد واستخدام هذا الليزر يتطلب العديد من التجهيزات وإجراءات الوقاية

المصدر//http://www.ibtesama.com/vb/showthread-t_25391.html

بحث شامل عن الليزر
مقدمة

موجات في نفس الطور، (كما في الليزر).

موجات مختلفة الأطوار، (كالضوء المنبعث من مصباح عادي).

يستخدم الليزر أشعة ضوئية 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 المجاور الموجات الضوئية التي هي في نفس الطور، فيحدث ما يسمى في الفيزياء تداخل بناء للموجات الضوئية.

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. ولكن باستخدام لبلورات من مواد مناسبة (مثل الياقوت الأحمر) عالية النقاوة يمكن تحفيز إنتاجها لأشعة ضوئية من لون واحد (أي ذو طول موجة واحدة) وكذلك تكون في طور موجي
واحد. عندئذ تتطابق الموجات على بعضها البعض - عن طريق انعكاسها عدة مرات
بين مرآتين داخل بلورة الليزر فتصبح كالعسكر في الكتيبة - فتنتظم الموجات
وتتداخل تداخلا بناءا وتخرج من الجهاز بالطاقة الكبيرة المرغوب فيها.

طريقة عمل الليزر

بحث علمي شامل عن الليزر واستخداماته وخواصه 275px-Laser.svg

1. مادة توليد الليزر

مخرج الأنبوب

2. مضخة طاقة الليزر
3. عاكس قوي
4.
5. شعاع الليزر

هذا شكل يوضح أجزاء جهاز الليزر.

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

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.

ولمواصفات عدسة الشعاع الخارج أهميتين :

نصف قطر الانحناء:

قد يكون سطح العدسة الداخلي مستويا أو مقعرا وذلك بحسب الغرض المرغوب
فيه. ويطلى السطح الداخلى للعدسة بطلاء فضي نصف عاكس حتى يستطيع شعاع
الليزر الخروج من الوسط إلى الخارج. وإذا كانت هناك رغبة في تجميع الشعاع
الخارج وتركيزة في بؤرة يكون السطح الخارجي للعدسة مقعرا. كما يـطلى السطح
الخارجي بطلاء يمنع الانكسار، لكي يتيح خروج شعاع الليزر الناتج من دون
فاقد.

معامل انعكاس العدسة:

يعتمد عدد الانعكاسات لأشعة الضوء المتراكمة داخل الوسط على نوع الوسط
المستخدم. ففي ليزر الهيليوم-نيون نحتاج إلى درجة انعكاس للمرآة بنسبة 99 %
لكي يعمل الجهاز. وأما في حالة ليزر النيتروجين فلا حاجة للانعكاس الداخلي
(درجة انعكاس 0 %) حيث أن ليزر النيتروجين يتميز بدرجة فائقة عل إنتاج
الأشعة. ومن جهة أخرى تعتمد خواص العدسة المتعلقة بانعكاس الضوء على طول موجة الضوء. ولهذا يـُعطي للخواص الضوئية للعدسة عناية خاصة عند تصميم جهازا لليزر.

أنواع الليزر

ليزر الغاز (CO₂ ثاني أكسيد الكربون ,Excimer LASER)
ليزر السائل ()
ليزر اشباه الموصلات (ليزر شبه الموصلات)
ليزر الحالة الصلبة (نيوديميوم ياغ Neodymium-YAG LASER)

استخدامات الليزر

يستخدم الليزر حاليا في مجالات متعددة كاستعمالها في الأقراص المدمجة
وفي صناعة الإلكترونيات وقياس المسافات بدقة -خاصة أبعاد الأجسام
الفضائية- وفي الاتصالات. كما تستخدم أشعة الليزر في معالجة بعض أمراض العيون
حيث يتم تسليط أشعة ليزر عالية الطاقة على شكل ومضات في نقطة معينة في
العين لزمن قصير -أقل من ثانية-. ومن أمراض العيون التي يستخدم فيها
الليزر:

اعتلال الشبكية السكري.
ثقوب الشبكية.
انسداد أو تخثر الوريد الشبكي.
الزرق (ارتفاع ضغط العين).
عيوب الانكسار الضوئي في العين (طول أو قصر النظر واللابؤرية).
انسداد القنوات الدمعية.
بعض الأورام داخل العين.
عمليات التجميل حول العين.
حالات اندثار البقعة الصفراء.

كما يستخدم اليزر في العمليات الجراحية مثل جراحة المخ والقلب والأوعية
الدموية والجراحة العامة. في عام 1960 اخترع جهاز الليزر الذي يطلق الأشعة
وحيدة اللون والاتجاه ويمكن أن تتركز بدرجة عالية بوساطة عدسة محدبة. كما
أن هناك الكثير من المواد القادرة على إطلاق أشعة الليزر منها المتجمدة (الياقوت الاحمر وزجاج النيوديميوم) ,والغازية(الهيليوم والنيون والزينون) مواد شبه موصلة (زرنيخ, الجاليوم وانتيمون الإنديوم)

في الصناعة

عندما يجري تحفيز جهاز الليزر بوساطة الكهرباء ترتفع طاقة ذراتها من
المستوى الأدنى إلى المستوى الأعلى ،وتعاود الانخفاض إلى مستوى الطاقة
الأدنى مرورا بالمستوى الأوسط نتيجة عدم استقرار الجسيمات الواقعة في مسار
الطاقة، عندها تنبعث الفوتونات
التي تعطي رنينا في جهاز الليزر وتخرج من الجهاز بطاقة كبيرة وصلت أقصى ما
وصلت إليه 1700 مليون ميجاواط ويتم التفاعل في ثلاثة على عشرة ملايين
ثانية وضغطها مليون وخمسين الف كيلو جرام على السنتيمتر المربع ودرجة
الحرارة بين 100-200 الف درجة. ويأمل العلماء باستعمال تلك الطريقة في
التوصل إلى الاندماج النووي للعناصر الخفيفة مثل الهيدروجين الثقيل والتريتيوم والليثيوم بغرض إنتاج الطاقة الكهربائية.

وتستخدم أنواع من أجهزة الليزر كالموصوفة أعلاه ولكن تعمل بطاقات أقل،
تصل حرارتها إلى بين 1000 و 1800 درجة مئوية في الصناعة في قطع ألواح
الصلب، قد يصل سمك اللوح منها 3 سنتيمتر. وميزتها أنها تقطع بدقة متناهية
حيث يُوجه جهاز الليزر بوساطة الحاسوب.

ومن استخدامات الليزر لحام المواد الصلبة والنشطة والمواد التي تتمتع
بدرجة انصهار عالية مع امتيازها بدقة التصنيع بسبب إطلاقها لحزمة كثيفة
ضيقة مركزة، كما تستطيع أشعة الليزر فتح ثقب قطره 5 ميكرومتر خلال 200
ميكروثانية في أشد مواد المعمورة صلابة (الماس والياقوت الأحمر والتيتانيوم) وبفضل قصر مدة التصنيع لا يحدث أي تغير في طبيعة المادة.

كما لها استخدام مهم آخر وهو قياس المسافات بدقة متناهية، سواء
المسافات القصيرة أو الطويلة. وأشعة الليزر تستطيع قياس عشرة امتار دون
إحداث خطأ يتجاوز واحد على عشرة آلاف من المتر.كما استخدمت أشعة الليزر في
تحديد بعد القمر عن الأرض. وقد تم ذلك في في السبعينبات حيث وضع رواد
الفضاء على القمر مرآة لعكس الليزر عند سقوطه عليها، وبعد ذلك وُجه شعاع
ليزر من الأرض إلى القمر وبانعكاسه على المرآة على سطح القمر وعودته إلى
الأرض استطاع العلماء حساب بعد القمر عن الأرض بدقة لم يتوصلوا إليها من
قبل.

وهي تستخدم أيضا في تحديد الأهداف بدقة بالغة جدا، حيث أن كان الهدف
على مسافة 20 كم ووجهنا شعاع ليزر فسوف ينحصر مقطع الشعاع في دائرة ضوئية
قطرها 7 سم فقط. وإذا أطلقت إلى القمر فسيكون قطر الدائرة المشكلة 3,2 كم
فقط.

وتجري في أمريكا أبحاثا هائلة لاستخدام الليزر ذو طاقة عالية جدا
لتدمير الصواريخ المعادية عاليا ًً في الفضاء قبل وصولها إلى أمريكا،
واستطاعوا تحقيق بعض النجاح على هذا الطريق ولكن الأبحاث لا زالت مستمرة
،أولا لإتقان هذه التكنولوجيا الجديدة، ثم بناء شبكة عظمي لاكتشاف الصواريخ
المعادية حين انطلاقها، ويتبع ذلك توجيه أجهزة الليزر القوي (أو سلاح
الليزر) على الصاروخ المعادي لتدميره في الفضاء، وتتضمن هذه التكنولوجيا
أيضا استخدام الإقمار الصناعية وقيامها بدور في هذا النطاق. وقد رصدت
الولايات المتحدة أموالا باهظة لإحداث تقدم في هذا المشروع.

الليزر

ما هو الليزر؟

الليزر = تضخيم الضوء بواسطة الانبعاث المستحث للإشعاع (الترجمة الحرفية)

الليزر هو عبارة عن آلية لانبعاث ضوء داخل المنطقة الإشعاع
الكهرومغناطيسي من الطيف، عن طريق عملية الانبعاث المستحث.. وينبعث ضوء
الليزر هو (عادة) ومكانيا متماسكة، الضيقة المنخفضة التباين شعاع، التي
يمكن التلاعب بها مع العدسات. في تكنولوجيا الليزر، "ضوء متماسكة" تدل على
مصدر الضوء الذي ينتج (تنبعث) في ضوء موجات تردد خطوة مماثلة والمرحلة. [1]
والليزر شعاع ضوء متماسكة يميزه عن مصادر الضوء التي تنبعث منها أشعة
الضوء غير متماسكة ،من المرحلة العشوائية متفاوتة مع الوقت والموقف، في حين
أن ضوء الليزر هو ضيق الطول الموجي الطيف الكهرومغناطيسي ضوء أحادي اللون،
ومع ذلك، هناك أسلحة الليزر التي ينبعث منها ضوء واسعة الطيف، أو في وقت
واحد، عند أطوال موجية مختلفة. الليزر في الأصل هي كلمة تدل على الخفيفة من
التضخيم من الانبعاثات محفز من الإشعاع، وفيه الضوء الذي يكون على نطاق
واسع يدل على الإشعاع الكهرومغناطيسي من أي تردد، وليس فقط في الطيف
المرئي، وبالتالي الأشعة الليزرتحت الحمراء ،و اشعة الليزر فوق البنفسجية
،و اشعة إكس، وغيرها. ولأن سلفه الميكروويف من الليزر، ومازر، قد تم اشاءهم
الأول، الأجهزة التي ينبعث منها الميكروويف وترددات الراديو يتم الرمز
إليها " مازر "، وفي الأدبيات الفنية في وقت مبكر، وبخاصة الباحثين في
مختبرات بيل للهاتف، وكانت تسمى أيضا الليزر الضوئية مازر، وهو مصطلح شائع
في الوقت الراهن، علاوة على ذلك، منذ عام1998، اعتمدت مختبرات بيل استخدام
الليزر, الليزر كلمة هو غير دقيق في بعض الأحيان يستخدم لوصف غير الليزر
ضوء التكنولوجيا، على سبيل المثال متماسكة المصدر ذرة الدولة هو الليزر
ذرة.

من اليسار إلى اليمين : أشعة غاما، والأشعة السينية، الأشعة فوق
البنفسجية، الطيف المرئي، الأشعة تحت الحمراء، الموجات، موجات الراديو.

تصميم اليزر

المكونات الرئيسية:-

مكاسب متوسطة
الليزر ضخ الطاقة
ارتفاع العاكس
المخرجات مقرنة
شعاع الليزر

بناء اليزر

الليزر يتكون من مكاسب متوسطة داخل تجويف العالية الانعكاس الضوئي،
وكذلك وسيلة لتوفير الطاقة للحصول على المتوسط. على المديين المتوسط هو
مكسب مادي مع الخصائص التي تسمح لها تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث
المستحث.. في أبسط أشكالها، تجويف يتكون من اثنين من المرايا ترتيب من هذا
القبيل على ضوء ذلك مستبعد جيئة وذهابا، وفي كل مرة يمر من خلال مكاسب
متوسطة.. عادة واحدا من اثنين من المرايا مقرنة الإنتاج هو شفاف جزئيا,
وشعاع الليزر المنبعث من خلال هذه المرآة. و ضوء محدد الطول الموجي الذي
يمر عبر المتوسط هو كسب تضخيم (الزيادات في السلطة)، والمرايا المحيطة ضمان
أن معظم ضوء يجعل يمر كثير من خلال كسب المتوسط، يجري تضخيمها بشكل متكرر.
جزء من الضوء الذي هو بين المرايا (وهذا هو، داخل تجويف) يمر عبر مرآة
شفافة جزئيا ويهرب بوصفها شعاع ضوء. عملية توريد الطاقة اللازمة لتضخيم ما
يسمى الضخ.. الطاقة وعادة ما تزود بوصفه التيار الكهربائي أو الضوء في طول
موجة مختلفة. قد يكون ضوء هذه المقدمة من مصباح فلاش أو ربما آخر ليزر.
الأكثر عملية ليزر تحتوي على العناصر التي تؤثر على خصائص إضافية، مثل
الطول الموجي للضوء المنبعث وشكل شعاع.

فيزياء الليزر

وقال ليزر الهليوم نيون مظاهرة في مختبر في جامعة باريس هن الا أشعة
المتوهجة في منتصف الكهربائية المنتجة تقوم بتفريغ ضوء كثير بنفس الطريقة
كما في ضوء النيون. هو مكاسب المتوسطة الذي من خلالها الليزر يمر، لا شعاع
الليزر في حد ذاته، وهو أمر واضح هناك. الصلبان وشعاع الليزر في الهواء،
ويمثل النقطة الحمراء التي تظهر على الشاشة إلى اليمين.

طيف ليزر الهليوم نيون يظهر نقاء عالي جدا للطيفية الجوهرية إلى ما يقرب
من جميع أشعة الليزر.مقارنة مع الابتعاثية الواسعة نسبيا الطيفية لانبعاث
ضوء الصمام الثنائي. والمتوسطة للحصول على ليزر تعتبرمن المواد الخاضعة
للنقاء، والحجم، والتركيز، والشكل، والذي يضاعف من الحزم من قبل عملية
الانبعاث المستحث.ولذالك لأي دولة : الغاز، سائلة، صلبة أو البلازما.
المتوسطة هي كسب مضخة تمتص الطاقة، مما يثير بعض الإلكترونات إلى أعلى طاقة
"متحمس". والجزيئات يمكن ان تتفاعل مع الضوء على حد سواء عن طريق امتصاص
الفوتونات، أو عن طريق انبعاث الفوتونات. الانبعاثات يمكن أن تكون عفوية أو
حفز. في الحالة الأخيرة، الفوتون المنبعث في نفس الاتجاه على ضوء أن يمر
بها. عندما يكون عدد الجزيئات في دولة واحدة متحمس يتجاوز عدد الجسيمات في
بعض انخفاض طاقة الدولة، عكس السكان يتحقق ومقدار الانبعاث المستحث بسبب
الضوء الذي يمر عبر أكبر من كمية الاستيعاب.. وبالتالي، وعلى ضوء يتم
تضخيمه. بواسطة نفسها، وهذا يجعل من مكبر للصوت البصرية.. عندما وقع بصري
مكبر للصوت وضعت داخل تجويف بصري الرنانة، واحد يحصل على الليزر في ضوء
تولد عن طريق الانبعاث المستحث هي مشابهة جدا لإشارة الدخل من حيث المرحلة
الطول الموجي، والاستقطاب. وهذا يعطي ضوء الليزر تماسكها المميزة، ويسمح
ذلك للحفاظ على الاستقطاب موحدة وأحادية اللون في كثير من الأحيان التي
وضعتها التصميم البصري تجويف. التجويف البصري، وهو نوع من تجويف مرنان،
يحتوي على شعاع من الضوء متماسك بين السطوح العاكسة بحيث يمر الضوء من خلال
وسيلة كسب أكثر من مرة قبل أن ينبعث من فتحة الإخراج أو فقدت لحيود أو
الاستيعاب. في ضوء تداولها من خلال تجويف، مرورا المتوسطة كسب، إذا كسب
(التضخيم) في المتوسط الذي هو أقوى من الخسائر مرنان، لا يمكن للسلطة على
ضوء تعميم ترتفع أضعافا مضاعفة.. ولكن في كل حال الانبعاث المستحث بإرجاع
الجسيمات من حالة متحمس للدولة الأرض، والحد من قدرة متوسطة لاكتساب مزيد
من التضخيم.. عندما يصبح هذا التأثير القوي، فإن المكسب هو ان يكون
المشبعة.. ميزان القوى مضخة ضد التشبع مكاسب وخسائر تجويف ينتج قيمة
التوازن في السلطة ليزر داخل التجويف، وهذا التوازن الذي يحدد النقطة التي
تعمل ليزر.. إذا اختارت السلطة مضخة صغيرة جدا، فإن المكسب ليس كافيا
للتغلب على الخسائر مرنان، والليزر سوف تنبعث القوى فقط خفيفة صغيرة
جدا..الحد الأدنى للضخ الطاقة اللازمة لبدء العمل ليزر يطلق على عتبة.
المتوسطة كسب سيعظم أي الفوتونات يمر عليه، وبغض النظر عن الاتجاه، ولكن
فقط للفوتونات تتوافق مع تجويف إدارة لتمرير أكثر من مرة من خلال المديين
المتوسط وحتى يكون التضخيم الكبير شعاع في تجويف والإخراج من شعاع الليزر،
وإذا كانت تحدث في الفضاء الحر بدلا من الدليل الموجي (كما هو الحال في
الضوئية الليزر الألياف)، هي، في أفضل الأحوال، وانخفاض أجل غاوسي الحزم.
lasers). إذا كان الشعاع ليس الترتيب المنخفض شكل غاوسي، وطرق عرضية من
الشعاع لا يمكن أن توصف بأنها تراكب هيرميت—غاوسي أو اجير - غاوسي أشعة
(ليزر مستقرة تجويف).. مرنانات الليزر غير المستقرة من جهة أخرى، وقد تبين
أن إنتاج فركتل على شكل أشعة. والحزم قد يكون عاليا موازى، والذي يتم
بالتوازي دون متباينة.. ومع ذلك، يمكن شعاع موازى تماما لا يمكن إنشاؤها،
وذلك بسبب الانحراف.. شعاع موازى يظل على مسافة والتي تختلف مع مربع قطر
الشعاع، وتتباعد في نهاية المطاف في زاوية وهي تختلف عكسيا مع شعاع قطره.
وهكذا، تم إنشاؤها بواسطة شعاع ليزر صغيرة المختبر مثل ليزر الهليوم نيون
ينتشر ل على بعد 1.6 كم (1 ميل) قطرها إذا أشرق من الأرض إلى القمر50
وبالمقارنة، فإن ناتج نموذجي ليزر اشباه الموصلات، وذلك بسبب قطرها صغير،
يحيد تقريبا حالما يترك فتحة، في زاوية من أي شيء تصل إلى 50 درجة. ومع
ذلك، يمكن أن تتحول هذه الحزمة أن تكون متباينة في شعاع موازى من خلال
العدسة. في المقابل، على ضوء من مصادر غير ضوء الليزر لا يمكن أن يكون عن
طريق موازى البصريات كذلك. على الرغم من أن ظاهرة الليزر اكتشفت بمساعدة
فيزياء الكم، فإنه ليس بالضرورة أكثر ميكانيكا الكم من مصادر الضوء
الأخرى.. يمكن ان العملية ليزر الإلكترون الحر يمكن تفسيرها دون الرجوع إلى
ميكانيكا الكم. خراج الليزر قد تكون مستمرة ثابتة سعة الإنتاج المعروفة
باسم (الأسلحة الكيميائية أو موجة مستمرة)، أو على شكل نبضات، وذلك
باستخدام تقنيات سؤال والتبديل،، أو الحصول على التبديل. نابض في العملية،
لا يمكن تحقيق أعلى بكثير من الذروة تكون القوى بعض أنواع الليزر، مثل أشعة
الليزر، وليزر صبغ الحالة الصلبة يمكن أن تنتج الضوء على طائفة واسعة من
الأطوال الموجية، وهذه الخاصية يجعلها مناسبة للغاية لتوليد نبضات قصيرة من
الضوء، على أمر م قليلة (10 -15) ق (ليزر صبغ الحالة الصلبة).

أنواع ومبادئ تشغيل الليزر

موجات من الليزر متوفرة تجاريا. أنواع الليزر المبينة أعلاه تعطي خطوط الليزر المتميزة وطول الموجة. ونذكر أدناه أنواع الليزر التي تصدر ضوءا في نطاق الموجة الطويلة، والتقنية المتبعة واللون ونوع مادة الليزر.

الليزر الغازي

. تستخدم غازات كثيرة لإنتاج شعاع الليزر، وهي تستخدم في أغراض كثيرة. . (HeNe) ليزر الهيليوم النيون الذي ينبعث في مجموعة متنوعة من الموجات في نطاق 633 نانومتر، وهو شائع في التعليم نظرا لتكلفتها المنخفضة.

ليزر ثاني أكسيد الكربون

يمكن أن ينبعث بقدرة عدة مئات كيلووات عند 9.6 ميكرومتر و 10.6 ميكرومتر، وغالبا ما تستخدم في صناعة القطع واللحام. تبلغ كفاءة ليزر ثاني أكسيد الكربون أكثر من 10 ٪.

ليزر أيون الأرجون

ينبعث ضوء في نطاق طول الموجة من 351 نانومتر إلى- 528.7 نانومتر.
اعتمادا على البصريات وأنبوب الليزر، وعلى عدد مختلف من الخطوط الصالحة
للاستعمال، لكن الخطوط الأكثر شيوعا هي 458 نانومتر و 488 نانومتر و514.5
نانومتر. والنيتروجين عرضية التفريغ الكهربائي في الغاز عند الضغط الجوي.
الليزر الغازي رخيص والأشعة فوق البنفسجية الناتجة لها طول موجة 337.1 نانومتر.

. المعادن يزر ايون هي ليزر الغاز التي تولد موجات الأشعة فوق البنفسجية
العميقة. الهليوم—فضية (HeAg) 224 نانومتر والنيون—النحاس (NeCu) 248
نانومتر مثالين. y. هذه الليزر بشكل خاص ls التذبذب الضيقة لأقل من 3
غيغاهيرتز، مما يجعلهم مرشحين للاستخدام.

الليزر الكيميائي

. الليزر الكيميائية تعمل بواسطة تفاعل كيميائي، ويمكن أن تحقق القوى
عالية في عملية مستمرة، فعلى سبيل المثال، في ليزر فلوريد الهيدروجين
(2700-2900 نانومتر) وفلوريد الديوتيريوم الليزر (3800 نانومتر) في رد فعل
هو مزيج من الهيدروجين أو الديوتريوم الغاز مع نواتج الاحتراق من الاثيلين
في ثلاثي فلوريد النتروجين.. كانوا اخترعها جورج C. بيمنتل.

ليزر الجوامد

مواد الليزر الصلبة تحتوي في العادة على "المنشطات" حيث تشوب بلورة أحادية بالأيونات التي توفر الطاقة اللازمة. وعلى سبيل المثال، كان أول ليزر يعمل هوليزر الروبين وهو مصنوع من بلورة الياقوت (الكروم - أكسيد الألمنيوم). كذلك يستخدم الكروم أو النيوديميوم كمشوبات. وينتمي إلى فئة ليزر الجوامد أيضا ألياف الليزر، باعتبارها وسيلة فعالة وعملية ،وهي تستخدم في الكتابات على المصنوعات وأجزائها، كما تستخدم في لحام المعادن.

ليزر اشباه الموصلات

هي نوع من أنواع ليزر الجوامد، ولكن في المصطلحات العرفية الليزر "ليزر الحالة الصلبة" تستثني اشباه الموصلات من هذا الاسم.

النيوديميوم هو مشترك تشويب في مختلف البلورات الأحادية،
بما في ذلك إيتيريوم (الثانية : ايفو 4)، إيتيريوم فلوريد الليثيوم
(الثانية : YLF) وإيتيريوم الألومنيوم العقيق (الثانية : ان دي). كل هذه
المشوبات يمكن ان تنتج ليزر عالي بلنسبة إلى طيف الأشعة تحت الحمراء بطول موجة 1064 نانومتر. وهي تستخدم لقطع المعادن واللحام ووسم المعادن والمواد الأخرى، وأيضا في التحليل الطيفي ولإعادة ضخ صبغة الليزر.

ليزر شبه الموصلات أيضا شائعة الاستعمال في ترددات أو أطوال موجة
مختلفة، تستهدم لإنتاج الضوء 532 نانومتر (الأخضر، مرئيا)، 355 نانومتر الأشعة فوق البنفسجية و 266 نانومتر (الأشعة فوق البنفسجية) عندما يكون ضوء تلك الموجات مطلوبا . إتيربيوم، هولميوم، الثوليوم، والإيربيوم
هي الأخرى مشتركة في ليزر الجوامد في النطاق 1020-1050 نانومتر. إتيربيوم
يستخدم في بلورات مثل روب واي بي دي :، روب واي :، روب واي، روب واي :
أنظمة هوائية، روب واي : بنين، روب واي : CaF2، وعادة ما تعمل في مختلف
أنحاء 1020-1050 نانومتر. فهي فعالة جدا ويمكن أن تعمل بالطاقة العالية
بسبب عيب صغير الكم ارتفاع قوى للغاية في البقول قصير جدا لا يمكن أن يتحقق
مع روب واي بي دي :. هولميوم - مخدر يغ بلورات تنبعث منها في 2097 نانومتر
وشكل فعال الليزر التي تعمل على أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء بقوة
تمتصه الأنسجة الحاملة للمياه.. من هو، ان دي عادة ما تعمل في وضع نابض،
ومرت عبر الألياف الضوئية الأجهزة الجراحية للمفاصل تطفو على السطح، وإزالة
تسوس من الأسنان، وتتبخر والسرطانات، ويطحنون الكلى والمرارة الحجارة.

ليزر الاشعة تحت الحمراء

يستخدم ليزر الأشعة تحت الحمراء
عادة كطيف ذو نبضة قصيرة جدا.ليزر التيتانيوم - الياقوت مشوّب (تي :
الياقوت) تنتج غاية القيود الحرارية في ليزر الحالة الصلبة تنشأ عن السلطة
صفهم المضخة التي تتبدى في شكل حرارة والطاقة الطاقة الصوتية. هذه الحرارة،
وعندما يقترن الحرارية العالية البصرية معامل (د ن / د تي) يمكن أن تؤدي
إلى يصور فوتوغرافيا الحرارية، فضلا عن انخفاض كفاءة الكم.. يمكن لهذه
الأنواع من المسائل يمكن التغلب عليها عن طريق الصمام الثنائي رواية أخرى،
ضخت ليزر الحالة الصلبة، الصمام الثنائي ضخ رقيقة قرص ليزر.. القيود
الحرارية في هذا النوع من الليزر يمكن تخفيفها باستخدام هندسة الليزر
المتوسطة التي سمك هو أصغر بكثير من قطر شعاع مضخة.. هذا يسمح لمزيد من
الانحدار حتى الحرارية في المواد. قرص ليزر رقيقة وقد ثبت أن تنتج ما يصل
إلى مستويات كيلووات من الكهرباء.

استخدامات اليزر

لليزر تتراوح في حجمها من ليزر ديود المجهرية (أعلى) مع العديد من
التطبيقات، على ملعب لكرة القدم الحجم النيوديميوم. ليزر الزجاج (أسفل)
تستخدم لالانصهار بالقصور الذاتي الحبس، الأسلحة النووية وغيرها من بحوث
الطاقة العالية الكثافة تجارب الفيزياء

تطبيقات الليزر

. عندما تم اختراع الليزر في عام 1960، كانت تسمى "البحث عن حل
للمشكلة". [23]) ومنذ ذلك الحين، لأنها أصبحت في كل مكان، وإيجاد أداة في
الآلاف من تطبيقات متنوعة للغاية في كل قسم من المجتمع الحديث، بما في ذلك
الإلكترونيات الاستهلاكية، المعلومات التكنولوجيا، العلوم، الطب، الصناعة،
لإنفاذ القانون، والترفيه، والعسكرية.. . أول تطبيق لأشعة الليزر وضوحا في
الحياة اليومية للسكان عامة كان السوبر ماركت الباركود ماسحة ضوئية، وأدخلت
في عام 1974. لاعب، أدخلت في عام 1978، كان أول نجاح المنتجات الاستهلاكية
لتشمل ليزر، ولكن القرص المضغوط لاعب كان أول ليزر مجهزة الجهاز ليصبح حقا
مشتركا في بيوت المستهلكين، بدءا من عام 1982، بعد وقت قصير من طابعات
الليزر.

بعض التطبيقات الأخرى

-FFالطب : الجراحة دون دم، وتضميد الجراح الليزر والعلاج الجراحي، حصى
الكلى، العلاج، وعلاج العيون، وطب الأسنان -الصناعة : قطع واللحام والمواد
المعالجة الحرارية، مما قطع -الدفاع : تمييز الأهداف، وتوجيه الذخائر،
الدفاع الصاروخي، مضادة الكهربائية الضوئية الرادار، المسببة للعمى قوات
العدو. -البحث : التحليل الطيفي، التذرية الليزر، الصلب ليزر، ونثر ليزر،
التداخل بالليزر، ليدار -تطوير المنتجات / التجارية : طابعات الليزر،
الأقراص المدمجة، ماسحات الباركود، الحرارة، مؤشرات ليزر، الصور المجسمة.

الليزر والاسلحة

. أشعة الليزر هي المشهورة كما نظم الأسلحة المستخدمة في أفلام الخيال
العلمي، ولكن أسلحة الليزر الفعلية ليست سوى بداية لدخول السوق، وفكرة عامة
عن شعاع الليزر والأسلحة هي التي تضرب هدفا مع قطار للنبضات قصيرة من
الضوء.. والتبخر السريع والتوسع في السطح يسبب صدمة أن الضرر الهدف. .
الطاقة اللازمة لمشروع رفيع المستوى من شعاع الليزر من هذا النوع يصعب على
السلطة الحالية تكنولوجيا الهاتف النقال. الجمهور النماذج هي التي تعمل
كيميائيا ليزر الغاز الحيوي . ليزر للجميع ولكن القوى أدنى يمكن أن تستخدم
في الأسلحة تعجيزية، من خلال قدرتها على إنتاج مؤقتة أو دائمة فقدان الرؤية
بدرجات متفاوتة في حين تهدف إلى العينين. درجة، والطابع، ومدتها ضعف
الرؤية الناجم عن التعرض لضوء الليزر العين يختلف مع السلطة من الليزر،
والطول الموجي (ق)، والموازاة من الشعاع، التوجه الدقيق للشعاع، ومدة
التعرض.. ليزر حتى من جزء من الواط في السلطة يمكن ان تنتج فوري ودائم
فقدان الرؤية في ظل ظروف معينة، مما يجعل من هذا القبيل ليزر غير محتمل
ولكن تعجيزية الأسلحة الفتاكة.. العائق المدقع أن الليزر التي يسببها العمى
يمثل يجعل استخدام الليزر حتى الأسلحة غير القاتلة المثيرة للجدل من
الناحية الأخلاقية، والأسلحة المصممة لإحداث العمى قد حظرت على البروتوكول
المتعلق بأسلحة الليزر المسببة للعمى.. القوات الجوية الأمريكية تعمل حاليا
على الشابة - 1 الليزر المحمول جوا، التي تقام في طائرة من طراز بوينج
747، لإسقاط صواريخ باليستية العدو على أرض العدو. في مجال الطيران، ومخاطر
التعرض لأشعة الليزر الأرضية عمدا بهدف الطيارين قد نمت إلى حد أن سلطات
الطيران المدني لديها إجراءات خاصة للتعامل مع هذه المخاطر. . يوم 18 مارس
2009 شركة نورثروب غرومان أعلن أن مهندسيها في ريدوندو بيتش قد تم بناؤه
واختباره بنجاح ليزر قادرة على إنتاج الكهرباء من 100 كيلوواط / شعاع من
الضوء، قويا بما يكفي لتدمير طائرة أو دبابة جهاز ليزر كهربائية قادرة من
الناحية النظرية، وفقا لبراين ستريكلاند، مدير لجيش الولايات المتحدة 'ق
المشتركة السلطة العليا ليزر الحالة الصلبة البرنامج، ليتم تركيبه في أي
طائرة أو سفينة أو مركبة لأنها تتطلب مساحة أقل بكثير لدعم من المعدات
الليزر الكيميائية.]

المصدر الموسوعة الحرة

شكرا جزيلا لك اخي الغالي

بحث قيم جدا

تحياتي وسلامي

الموضوع جميييييييييييييييييييل ما شاء الله بارك الله فيك

» بحث علمي شامل عن الاعاصير والرياح
» بحث علمي شامل عن الزلازل والبراكين
» بحث علمي شامل عن النفط (البترول)
» بحث علمي شامل عن الاحتباس الحراري
» بحث علمي شامل عن الذرة atom