اللايزر - الضوء .. الفيزياء
اللايزر
تتميز عملية انبعاث الفوتون من الذرة المثارة أو من الجزيء المثار بأنها صعبة التحكم ، وبأن الانبعاث يحتوي أحيانا على فوتونات لا تملك نفس التردد وتنطلق في كافة الاتجاهات وكان انشتين قد تنبأ عام ۱۹۱۷ ، بأن تحفيز الانبعاث ( أو حثه ) بواسطة تفاعل الذرة مع فوتون يرد اليها محملا بالطاقة المناسبة أمر ممكن جدا ، وان استعمال هذا الانبعاث المحفز يتطلب وجود عدد كبير من الالكترونات على مستوى عال جدا من الطاقة . هذا الشرط الذي يطلق عليه اسم الانعكاس التعدادي يمكن بلوغه بواسطة ضخ الطاقة الى داخل الجهاز المستعمل . فاذا كان للذرة مستويان عاليان من الطاقة ، فان تحفيزها يتم بواسطة فوتونات صادرة عن اشعة كهرمغنطيسية خفيفة تنقل الالكترونات من مستواها الاعلى الى مستواها الادنى ق٢ .
ويكون لهذه الفوتونات مستوى من الطاقة يعادل الفرق ق١ - ق٢ بعد ذلك ، تنطلق الفوتونات الناتجة عن عملية ور قم الانبعاث باتجاه قريب من اتجاه الاشعة المحفزة ويصبح ترددها مساويا للحاصل
( ق١ - ق٢ ) / h ثم تقوم الفوتونات المنبعثة بدورها بتحفيز انبعاث جديد يؤدي الى توليد حزمة ضيقة من الاشعة المضخمة ذات اللون الواحد ( تردد واحد ) وذات كثافة في الطاقة مرتفعة لكل وحدة مساحة وبشكل عام ، يتميز الانبعاث المحفز في كونه ذا اشعة متماسكة ( في الطور ) بعكس الانبعاث العفوي الذي يتميز بعدم و تماسكه اطلاقا .
( اللايزر الياقوتي )
( اللايزر الذي يعمل بغازي الهليوم والنيون )
يستخدم الانبعاث المحفز في اللايزر لتضخيم الضوء والاشعة فوق البنفسجية والاشعة تحت الحمراء وتنقسم أجهزة اللايزر الموجودة حتى الان الى ثلاثة أنواع : اللايزر الذي يعمل بالحالة الصلبة ، واللايزر الغازي ، واللايزر الذي يعمل بانصاف النواقل . ففي اللايزر الياقوتي ، يتم تحضير شوارد الكروم الموجودة بشكل شوائب في أكسيد الألومينيوم ، فتنبعث منها فوتونات تمت اثارتها مسبقا بواسطة وهج شديد من الضوء ويبلغ طول الاشعة المحفزة ٦٩٤،٣ نانومتر ويتم ارسالها على شكل نبضات . أما في اللايزر الغازي ، فتتم اثارة الغاز الموجود على ضغط منخفض بواسطة شحنات تفريغ كهربائية مستمرة والمعروف ان اللايزر الذي يعمل بمزيج من غازي الهيليوم والنيون يعطي ضوءا مستمرا يبلغ طول موجته ٦٣٤،٢ نانومتر . اما اللايزر الذي يعمل بواسطة ثاني اكسيد الكربون فانه يعطي حزمة ضوئية طول موجتها ٦، ۱۰ ميكرومتر وتتميز بأنها أقوى بكثير من الاشعة تحت الحمراء .
تصنع اشعة لايزر لكي تتذبذب بين مراتين - احداهما عاكسة والثانية نصف عاكسة موجودتين على طرفي الجهاز ، ويفصل بينهما مسافة تساوي ن ل / ٢ حيث تمثل ن عددا صحيحاً و ل طول الموجة .
وتصمم هذه الموجة حتى تتذبذب فقط أو تقوم بفعل التجاوب . ويسمى الجهاز نفسه الحجرة المتجاوبة ثم تضخم حزمة الاشعة بواسطة انبعاث اضافي تحفيزي ناجم عن استعمال عدد من الانعكاسات بعد ذلك تخرج من المرآة نصف العاكسة حزمة من الاشعة ذات قدرة كبيرة جدا .
اللايزر
تتميز عملية انبعاث الفوتون من الذرة المثارة أو من الجزيء المثار بأنها صعبة التحكم ، وبأن الانبعاث يحتوي أحيانا على فوتونات لا تملك نفس التردد وتنطلق في كافة الاتجاهات وكان انشتين قد تنبأ عام ۱۹۱۷ ، بأن تحفيز الانبعاث ( أو حثه ) بواسطة تفاعل الذرة مع فوتون يرد اليها محملا بالطاقة المناسبة أمر ممكن جدا ، وان استعمال هذا الانبعاث المحفز يتطلب وجود عدد كبير من الالكترونات على مستوى عال جدا من الطاقة . هذا الشرط الذي يطلق عليه اسم الانعكاس التعدادي يمكن بلوغه بواسطة ضخ الطاقة الى داخل الجهاز المستعمل . فاذا كان للذرة مستويان عاليان من الطاقة ، فان تحفيزها يتم بواسطة فوتونات صادرة عن اشعة كهرمغنطيسية خفيفة تنقل الالكترونات من مستواها الاعلى الى مستواها الادنى ق٢ .
ويكون لهذه الفوتونات مستوى من الطاقة يعادل الفرق ق١ - ق٢ بعد ذلك ، تنطلق الفوتونات الناتجة عن عملية ور قم الانبعاث باتجاه قريب من اتجاه الاشعة المحفزة ويصبح ترددها مساويا للحاصل
( ق١ - ق٢ ) / h ثم تقوم الفوتونات المنبعثة بدورها بتحفيز انبعاث جديد يؤدي الى توليد حزمة ضيقة من الاشعة المضخمة ذات اللون الواحد ( تردد واحد ) وذات كثافة في الطاقة مرتفعة لكل وحدة مساحة وبشكل عام ، يتميز الانبعاث المحفز في كونه ذا اشعة متماسكة ( في الطور ) بعكس الانبعاث العفوي الذي يتميز بعدم و تماسكه اطلاقا .
( اللايزر الياقوتي )
( اللايزر الذي يعمل بغازي الهليوم والنيون )
يستخدم الانبعاث المحفز في اللايزر لتضخيم الضوء والاشعة فوق البنفسجية والاشعة تحت الحمراء وتنقسم أجهزة اللايزر الموجودة حتى الان الى ثلاثة أنواع : اللايزر الذي يعمل بالحالة الصلبة ، واللايزر الغازي ، واللايزر الذي يعمل بانصاف النواقل . ففي اللايزر الياقوتي ، يتم تحضير شوارد الكروم الموجودة بشكل شوائب في أكسيد الألومينيوم ، فتنبعث منها فوتونات تمت اثارتها مسبقا بواسطة وهج شديد من الضوء ويبلغ طول الاشعة المحفزة ٦٩٤،٣ نانومتر ويتم ارسالها على شكل نبضات . أما في اللايزر الغازي ، فتتم اثارة الغاز الموجود على ضغط منخفض بواسطة شحنات تفريغ كهربائية مستمرة والمعروف ان اللايزر الذي يعمل بمزيج من غازي الهيليوم والنيون يعطي ضوءا مستمرا يبلغ طول موجته ٦٣٤،٢ نانومتر . اما اللايزر الذي يعمل بواسطة ثاني اكسيد الكربون فانه يعطي حزمة ضوئية طول موجتها ٦، ۱۰ ميكرومتر وتتميز بأنها أقوى بكثير من الاشعة تحت الحمراء .
تصنع اشعة لايزر لكي تتذبذب بين مراتين - احداهما عاكسة والثانية نصف عاكسة موجودتين على طرفي الجهاز ، ويفصل بينهما مسافة تساوي ن ل / ٢ حيث تمثل ن عددا صحيحاً و ل طول الموجة .
وتصمم هذه الموجة حتى تتذبذب فقط أو تقوم بفعل التجاوب . ويسمى الجهاز نفسه الحجرة المتجاوبة ثم تضخم حزمة الاشعة بواسطة انبعاث اضافي تحفيزي ناجم عن استعمال عدد من الانعكاسات بعد ذلك تخرج من المرآة نصف العاكسة حزمة من الاشعة ذات قدرة كبيرة جدا .
تعليق