معلومات عن فيزياء الليزر وتطبيقاته

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

Lecture
(1): Introduction
to Laser

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

تعتبر تكنولوجيا
الليزر من العلوم المتطورة التي تدخل في العديد من التطبيقات مثل استخدام
الليزر في التطبيقات الطبية والاتصالات والأبحاث العلمية والهندسية
والعسكرية. وأي مستخدم لليزر مهما اختلف تخصصه فهو بحاجة إلى فهم مبدأ عمل
الليزر أي ما يعرف بفيزياء الليزر.

إن الليزر هو
عبارة عن جهاز يحول الطاقة من مصادر مختلفة إلى صورة أشعاع كهرومغناطيسي.
وهذا تعريف بسيط للبدأ في الموضوع وتوضيح فكرة عمل الليزر حيث أننا نحصل في
النهاية على شعاع كهرومغناطيسي (ضوء) يمتلك العديد من الخواص التي تميزه
عن أي مصدر ضوئي.

وقد جاءت تسمية كلمة ليزر من الأحرف الأولي
لفكرة عمل الليزر أي أن :

The
word LASER is an acronym for

Light Amplification
by Stimulated Emission
of Radiation.

وتعني تكبير
الضوء بواسطة الانبعاث الاستحثاثي للإشعاع الكهرومغناطيسي. وقد تنبأ بوجود
الليزر العالم البرت اينشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية
الانبعاث الاستحثاثي stimulated emission وتم تصميم أول جهاز ليزر في 1960
بواسطة العالم T.H. Maiman باستخدام بلورة الياقوت ويعرف بليزر الياقوت
Ruby laser.

Light:
All light is a form of electromagnetic radiation that is visible to the
human eye.
Amplification:
This is simply the process of making something bigger or or more
powerful. When you turn up the volume on a radio, you are amplifying the
sound; but with lasers, amplification makes the light brighter.
Stimulated: To stimulate means to
stir to action. Laser light is created when a burst of light
(electricity) excites the atoms in the laser to emit photons. These
photons then stimulate the creation of additional identical photons to
produce the bright laser light.
Emission:
The word "emission" refers to something that is sent out or given off.
Stimulated laser emission consists of large numbers of photons that
create the intense laser light.
Radiation:
The laser light is a form of energy that radiates, or moves out, from
the laser source.

مزيد من المعلومات عن تاريخ تطور الليزر

1864
- 1940 : History of Astronomical Spectroscopy
1917 : Einstein postulates photons and stimulated
emission
1954 : First microwave laser
1960 : First optical laser
1965 : Microwave laser
discovered in the Orion nebula
1965 : Discovery of cosmic
background radiation using microwave laser
1966 : First gas dynamic laser
1970 : First postulate of laser action in stars
1973 : Discovery of laser action in quasars
1979 : Near Infrared laser star found in Orion nebula
1981 : Carbon dioxide laser discovered in atmosphere of
mars and venus
1984 : First x-ray laser
1993 : Gas contact plasma laser
1994 : Artificial laser guide stars
1995 : Far infrared laser star discovered by Kuiper
Airborne Observatory
1996 : Ultraviolet laser star
discovered by Hubble Space Telescope
2000 : Survey of the worlds
most powerful research and military lasers

لفهم مبدأ عمل
الليزر نحتاج إلى توضيح مفهوم كل مصطلح من مصطلحات الواردة في التعريف وهي

LASER

Light Amplification
Stimulated Emission

Radiation

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] ملاحظة: يرجى قراءة المادة العلمية تحت عنوان أساسيات [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط].

خصائص شعاع الليزر

شعاع الليزر يمتلك
خصائص تميزه عن أية مصدر من مصادر الإشعاع الكهرومغناطيسي وهذه الخصائص
هي:

هذه الخصائص جعلت لشعاع
الليزر العديد من التطبيقات في كافة المجالات

Monochromaticity.
Directionality.
Coherence.

Monochromaticity

تعني أن الليزر
أحادي اللون وهذا ما يميزه عن الضوء العادي حيث أن بتحليل الضوء الأبيض
الصادر من الشمس أو من مصباح ضوئي فإنه يحتوي على العديد من الأطوال
الموجية، كما هو واضح عند تحليل الضوء باستخدام المنشور Prism

تكبير
الصورة تصغير
الصورة
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

Directionality

الضوء الصادر عن
الليزر له اتجاه واحد بحيود مهمل بالمقارنة بالضوء الصادر من مصباح كهربي
حيث أن الضوء ينبعث في كافة الاتجاهات وبحيود كبير كما في الشكل التالي.

تكبير
الصورة تصغير
الصورة
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

Coherence

حيث أن الشعاع الكهرومغناطيسي يمتلك
خاصية موجية يمكن وصفها بالمعادلة التالية:

y = Acos(wt+f)

A = Amplitude.
w = Angular
Frequency.
f = Initial Phase of the wave
(Describe the starting point in time of the oscillation).
(wt+f) = Phase
of the wave.

الخاصية
الفيزيائية Coherent تعني أن هنالك علاقة
ثابتة في فرق الطور بين الأمواج المتداخلة مما تسبب في ظاهرة التراكب
البناء.

Coherent waves are waves that maintain the
relative phase between them.

الشكل التالي يوضح كيف أن ثلاث موجات لها نفس
الطور Phase تعطي تراكب بناء Constructive بينما تلك التي تخلف في الطور
تكون المحصلة هي تلاشي الموجة Destructive.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
Superposition of waves

معلومات عن فيزياء الليزر وتطبيقاته

معلومات عن فيزياء الليزر وتطبيقاته

مواضيع مماثلة

مواضيع مماثلة