تعريف بالليزر وخواصه - الجزء الأول -

مصطلح الليزر مصطلح معرب حرفيا عن الكلمة الإنكليزية Laser وهي نحت من الأحرف الأولى للكلمات التالية :

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني : تضخيم الضوء بالإصدار المحثوث للأشعة. وقد أصبح من الشائع إطلاق تسمية الليزر على الجهاز المصدِر لأشعة الليزر.

جهاز الليزر يشبه المصباح العادي من حيث أنه مصدَرٌ للضوء، لكنه يتمتع بميزات عديدة تجعله مفتاحاً لكثير من التطبيقات في مجال الصناعة والطب والأبحاث المدنية والعسكرية.

من أهم الميزات التي يختلف بها الليزر عن الضوء العادي:

+ تركُّز الضوء في حزمة قليلة الإنفراج كما نرى في الصورة المرفقة. وهذا ما يمنح حزمة الليزر شدَّة كبيرة رغم طاقتها المتواضعة. (مجفف الشعر مثلا يصدر طاقة تفوق ما يصدره أي ليزر من غالبية الليزرات العادية المعروفة اليوم).

+ نقاوة ضوء الليزر الذي يخرج من الجهاز بتردد محدد (لون محدد إذا كان مرئياً) لذلك نقول أن ضوء الليزر وحيد اللون أو monochromatic. إلا أن بعض أنواع أجهزة الليزر يمكن لها، عن طريق التحوير ( modulation ) أن تصدر أشعة مختلفة التردد (اللون) عند كل تحوير.

+ ترابط الفوتونات فيما بينها (الضوء في مظهره الجسيمي يتكون من جسيمات تسمى الفوتونات). وكما تبين أصل التسمية Laser، لا يمكن الحصول على أشعة ليزر دون تضخيم الضوء عن طريق الحث.

فماذا نعني بتضخيم الضوء والإصدار المحثوث؟ وما هي آلية عمل الليزر؟

إصدار أشعة الليزر لا يكون بتضخيم الطاقة كما يتبادر للأذهان، إنما يتم ضخ الطاقة الضوئية، من مصدر ضوء عادي مثلا، في ما يسمى الوسط الفعال active medium في جهاز الليزر (و قد يكون مادة صلبة أو سائلة أو غازية) ليستحث إصدار أشعة الليزر.

يمكن أن نبسِّط الفكرة بلغة التجارة: تنفق ليرة في تجارة مربحة، فتكسب عشر ليرات، ثم تعود و تضخ هذه الليرات العشر في التجارة ذاتها فتكسب مئة، وهكذا دواليك. والأمر مشابه في جهاز الليزر حيث يجري ضخ فوتونات باتجاه الوسط الفعال فتستحث خروج فوتونات أكثر عدداً من الوسط الفعال، مترابطة في ما بينها (هذا هو المهم). ثم تنعكس الفوتونات على مرايا الجهاز ذهابا وإيابا، ويتضاعف عددها عند كل مرور في الوسط الفعال. هذا هو باختصار أساس تضخيم الضوء في جهاز الليزر.

في المقال القادم سنتوسع في شرح ميزة الترابط، وهي كما قلنا من أهم ميزات أشعة الليزر

المصدر:

INTRODUCTION TO LASER TECHNOLOGY -Third Edition: Breck Hitz - J. J. Ewing -Jeff Hecht