Lasers-Arabic

إن سألنا أنفسنا : أين يمكن أن نجد أشعة الليزر ؟ والجواب أنها موجودة في
جميع الأجه زة الإلكترونية الحديثة تقريباً كأجهزة تشغيل الأقراص المدمجة
وفي أجهزة الحفر الموجودة في عيادات أطباء الأسنان ومعدات القياس
المختلفة . جميعها تستخدم أشعة الل يزر ? ولكن ما هو الليزر؟ وما هو الفرق
بين أشعة الليزر والضوء العادي؟
في هذا المقال سنتعلم كل شئ عن هذه التقنية الرائعة والمثيرة .
هل تعلم؟
أن المناشير الدائرية ا لموجهة بالليزر المستخدمة في قطع الأخشاب دقيقة
للغاية أثناء العمل.
Science Education Project مشروع تعليم العلوم
2
  أساسيات
الذرة
يوجد حوالي 100 نوع مختلف من الذرات في الكون وكل شئ نراه من حولنا
مؤلف من هذه الذرات وضمن عدد لامحدود من التراكيب ? ويحدد نمط اتحاد
وانتظام هذه الذرات معاً فيما إذا كانت ستؤلف كوباً من الماء أو قطعة من
المعدن أو الفوران الذي يعقب فتح علبة صود ا!
ومن المهم أن نعرف أن الذرات في حالة حركة بصورة مستمرة ? فهي تتحرك
وتهتز وتدور باستمرار ( ويشمل ذلك ال ذرات التي تركب الكراسي التي نجلس
عليه ا) ? ويمكن أن تكون الذرات حالة م غايرة من الإثارة أو بعبارة أخرى : أنها
يمكن أن تحتفظ بالطاقة وبمستويات مختلفة ? و ي م ثل المستوى الأعلى الحد
الأقصى من الإستثارة أو التحفيز ? ويتوقف مستوى الإثارة على مقدار الطاقة
الذي يتم ممارسته على الذرة (بواسطة الحرارة أو الضوء أو الكهرباء ) .
إليك أحد التوضيحات الشائعة لمكونات الذرة :
نموذج بسيط للذرة يتكون من نواة تدور حولها الإلكترونات
يتألف هذا النموذج من النواة (عبارة عن بر وتونات ونيوترونات ) وغيمة من
الإلكترونات تدور حول النواة في مدارات م تعددة.
Science Education Project مشروع تعليم العلوم
3
  إمتصاص
الطاقة
بالرغم من أن النظريات الحديثة لا تصف المدارات المنفصلة الخاصة
بالإلكترونات لكن من المفيد إمعان النظر في هذه المدارات على أنها
مستويات مختلفة من الطاقة ( للذرة بالطبع ) ? إن تعرضت الذرة للحرارة فمن
الوارد أن تتحول بعض الإلكترونات من مدار منخفض الطاقة إلى آخر ذي طاقة
مرتفعة لتبتعد عن الذرة .
في لحظة انتقال الإلكترون إلى طاقة مرتفعة يميل للعودة إلى حالته الأصلية
من جديد ? وعندما يتم ذل ك يطلق الطاقة على هيئة فوتونات وهي جزئيات
الضوء ? وتحدث هذه العلمية طوال الوقت كالحرارة التي تجعل لون الخبز أحم راً
في المحمص ( اللون الأحمر ناجم عن الذرات المحفزة بالحرارة والتي تتحول
إلى فوتونات حمراء ) ? وعندما تشاهد صورة على شاشة التلفاز فما تراه هو
ذرات الفسفور المستثارة بفعل الإلكترونات الفائقة السرعة التي تصدر ضوءاً
ذي ألوان مختلفة ? بالإجمال أي شئ يصدر الضوء (مص ابيح ا لفلوريسنت
وفوانيس الغاز ) نتاج لحركة الإلكترونات بين المدارات وإطلاق الفوتونات .
العلالاقة بين الذرة والليزر
وبالرغم من وجود أنواع كثيرة من الليزر فإنها جميعها ذات خصائص مهمة . يتم
" ضخ " الوسيط الليزري للحصول على ذرات محفزة ? وتعمل ومضات مكثفة من
الضوء أو ا لنبضات الكهربائية على دفع الوسيط الليزري وإنشاء تجمع كبير من
الذرات المحفزة ( بإلكترونات ذات طاقة عالي ة) ? ومن الضروري وجود الكثير من
الذرات المحفزة حتى يعمل الليزر بكفاءة . وبصورة عامة فإن الذرات يجب أن
تكون محفزة بمستويين أو ثلاثة فوق الوضع الطبيعي ? وهذا ي زيد عدد الذرات
المحفزة في مقابل عددها في حالتها الطبيعية .
في اللحظة التي يتم فيها ضخ الوسيط الليزري نجد أنه يحتوي على مجموعة
من الذرات التي تتضمن بعض الإلكترونات عند مستوى التحفيز ? وهذه الأخيرة
Science Education Project مشروع تعليم العلوم
4
 تمتلك
طاقة أكبر من الإلكترونات المستقرة ? ومع امتصاص الإلكترونات لبعض
ا لطاقة للوصول إلى هذا المستوى فإنه يمكنها كذلك إطلاق هذه الطاقة ?
و يبين الشكل أدناه أن الإلكترون يستقر ثم يتخلص من بعض الطاقة
( الفوتونا ت) ? وهي ذات طول موجة محدود إضافة إلى أنها تعتمد على حالة
طاقة الإلكترونات عندما يتم إطلاقها ? وعندما تتوفر ذرتان متطا بقتان ذات
إلكترونات متماثلة فإننا نحصل على فوتونات بأطوال موجات متطابقة .
ضوء أشعة الليزر
يختلف ضوء أشعة الليزر اختلافاً جذرياً عن الضوء العادي لأن لأشعة الليزر
الخواص التالية :
يعد
الضوء الصادر