بحث علمي عن الليزر موضوع كامل عن الليزر
بحث علمي عن الليزر موضوع كامل عن الليزر
الليزر ، اهمية الليزر ، فؤائد الليزر ،
كل ما يتعلق بالليزر داخل هذا المقال في شبكة غلاسة اهمية الليزر ومعلومات هامة
بحث علمي عن الليزر موضوع كامل عن الليزر
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
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.
من 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
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
بحث عن النظافة كامل موضوع تعبير جاهز للطبع
التعليقات