مزايا الهوت الليزر

مزايا الهوت الليزر

خصائص اشعه الليزر

وبما ان اشعه الليزر عباره عن اشعه ضوئيه مركزه ، فانها تخضع لقوانين الضوء من حيث: الانعكاس، والانكسار، والانحراف بواسطه المرايا والعدسات والمناشير الزجاجيه . وقد تمكن الفنانون من استخدام اشعه الليزر في تشكيل صور رائعه باستخدام العدسات والمرايا والالياف البصريه Fiber Optics، وذلك من خلال انعكاس وانكسار اشعه الليزر المتوهجه ، وتحويلها الى نماذج ضوئيه مبهره .

وقد تكون اشعه الليزر على شكل نبضات pulses، او موجات مستمره continuous waves. فالليزر النبضd يصدر اشعته على شكل سلسله من نبضات الضوء البالغه القصر. وتصدر هذه النبضات فقط عندما يكون الوسط الفعال في اعلى حالات الاثاره . وبعض انواع اجهزه الليزر تصدر اشعتها بمعدل نبضه واحده كل عده دقائق. وهناك انواع من الليزر، مثل ليزر ثاني اكسيد الكربون، يمكن ان تكون موجاته نبضيه او مستمره . واهم الخصائص التي تتميز بها اشعه الليزر عن الاشعه الضوئيه هي:

ا. النقاء الطيفي

فشعاع الليزر حزمه ضوئيه غايه في النقاء من ناحيه الطول الموجي. فاشعه الضوء المنبعثه من المصادر الضوئيه العاديه ، كمصباح الصوديوم او الزئبق، وهي ما تستخدم في الاناره ، هذه الاشعه على الرغم من وصفها بانها وحيده الطول الموجي، الا انها في الواقع تحتوى على اطوال موجيه اخرى حول الطول الموجي الرئيس، (انظر الشكل الرقم 8).

ومعنى هذا ان الاتساع الطيفي لشعاع الليزر ضئيل للغايه ، مقارنه بالمصادر العاديه للضوء، ولهذا فانه غايه في النقاء من ناحيه الطول الموجي او التردد.

ب. شده الشعاع

وتقاس شده اشعه الليزر بنفس وحدات قياس القدره الكهربيه ، وهي ال “وات” wat. وتتراوح هذه الشده بين عده واتات، والاف الملايين من الواتات. وتعد اشعه الليزر النبضيه اقوى انواع الليزر؛ لان طاقتها مركزه في شكل نبضات سريعه ، ويمكن لاشعه الليزر المستمره ان تنتج نفس كميه الطاقه مثل الاشعه النبضيه ، ولكن ذلك يستغرق وقتا طويلا.

وتستخدم اشعه الليزر القويه في الاغراض الصناعيه ، مثل تثقيب وقطع المعادن، بينما تستخدم الاشعه الضعيفه لتشغيل الاقراص البصريه التي تسجل عليها الموسيقى. اما الاشعه متوسطه القوه فتستخدم في الاغراض الطبيه .

ويتميز شعاع الليزر بانه شعاع قوي، فالشعاع الذي شدته 5-10 كيلووات قادر على اختراق المعادن وثقبها حتى عمق 20 مم. وتصل قدره بعض اجهزه الليزر النبضي الى 5-10 ميجاوات. ويستطيع شعاع ليزر لا تزيد شدته على وات واحد، ويستخدم في الاتصالات، ان يحقق مدى اتصال يصل الى 500 كم.

ج. تركيز الاشعه

شعاع الليزر عباره عن حزمه ضوئيه ، رفيعه جدا، اذ ان زاويه انفراجها صغيره جدا، وتسير هذه الاشعه في خطوط مستقيمه ، اقرب ما تكون الى التوازي، ويصاحب عدم انفراج الاشعه بريق شديد، ضار بالعين اذا ما استقبلته مباشره ، بينما مصادر الضوء الاخرى تشع ضوءها في جميع الاتجاهات. وهذا يعنى ان حزمه الليزر لا تفقد شدتها الا ببطء شديد، فاذا ارسلت اشعه في اتجاه القمر، على بعد 400 الف كيلومتر من سطح الارض تقريبا، وكانت بالشده الضوئيه الكافيه ، فانها تفرش على سطح القمر بقعه مضاءه لا يزيد قطرها على كيلومتر واحد، في حين انه اذا ارسل الضوء العادي ووصل، فرضا، الى سطح القمر، فان قطر البقعه المضاءه يصل الى 4376 كيلومتر تقريبا.

وتستطيع اشعه الليزر ان تكثف طاقه تسافر الى مسافات كبيره ، كما تبين في عام 1969 عندما ارسل العلماء شعاعا من الليزر ليرتد من فوق عاكسات وضعها رواد الفضاء الامريكيين في برنامج “ابوللو” على سطح القمر،

وتلقوا اشاره مرتده على الارض، وهو امر نادر الاحتمال باستخدام مصادر الضوء العاديه .

د. ترابط وتماسك فوتونات الاشعه

من الخصائص المهمه لاشعه الليزر ترابط وتماسك الفوتونات المكونه لها. والاشعه الضوئيه تصدر عن اثاره العناصر، وتنبعث منها فوتونات لها طول موجي واحد، يحدده منسوبا طاقه الذره التي انتقلت بينها هذه الفوتونات. وملايين هذه الانتقالات، التي تحدث في ملايين الذرات المثاره ، ينبعث عنها ملايين الفوتونات، وتظهر للعين المجرده اشعه ضوئيه ، ويلاحظ هنا عدم وجود رابطه بين الفوتونات المنبعثه . ويمكن تشبيه الاشعه العاديه باصوات منطلقه من ملايين المصادر المتماثله ، ولها التردد نفسه، ولكنها لا تصدر في وقت واحد، وبهذا فانها تسمع من بعد وكانها ضجيج، في حين انه اذا انطلقت هذه الاصوات في الوقت نفسه، فانها تصبح حاده ، شديده الاثر.

ه. احاديه اللون

يكون الضوء الناتج من الليزر احادي اللون monochromatic، بينما الضوء الابيض الناتج من الشمس يتكون من الوان الطيف المرئيه . ويوجد حاليا انواع من الليزر تنتج جميع الالوان الطيفيه ، المرئيه منها وغير المرئيه ، مثل الاشعه تحت الحمراء، وفوق البنفسجيه .

6. خطوره الليزر على العين

ان اقصى شده اضاءه تتحملها عين الانسان دون ان تصاب باضرار تبلغ حوالي 5 ميكروجول على السنتيمتر المربع. ولما كانت الطاقه التي تتعرض لها عين الانسان تقل كلما ابتعد عن مصدر اشعه الليزر، فان مسافه الامان هي اقل مسافه بين العين وجهاز الليزر، بحيث اذا تعرضت العين لنبضه ليزر مباشره فلا تصاب بضرر. وتختلف هذه المسافه حسب العوامل الاتيه :

ا.

حاله الجو.

ب.

اجهزه التكبير الضوئيه المستخدمه في اجهزه الرؤيه .

ج.

الانعكاسات الضاره .

د.

درجه تركيز شعاع الليزر.

ه.

نوع ماده الليزر.

و.

نوع شعاع الليزر، نبضي او مستمر.

ولتوضيح خطوره الليزر، فان مقدرات المسافه التي تستخدم الياج لها قدره اكبر من 1ميجاووات، ومن ثم، فان اقل مسافه للتعرض المباشر لمصدر ليزر الياج تكون حوالي 500متر، بينما مقدرات المسافه التي تستخدم ليزر ثاني اكسيد الكربون تصل مسافه الامان بالنسبه لها الى حوالي 2 3 سنتيمترات. اي انها في الواقع مامونه تماما.