فـيزياء اللـيزر وتطبـيقاته المدنيه والعسكريه

[ركن خاص]

​

​

​

​

​

​

​

​

​

فــــــــيزياء اللــــــــــيزر​

وتطبـيقـــــــــــاته​

المقدمة:​

​

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

الليزر له تطبيقات عديدة جدا في مختلف مجالات الحياة ولا يمكن في هذه المحاضرة من تغطية الموضوع بالكامل وسنقوم بإلقاء الضوء على اهم هذه التطبيقات وسيتم إثراء هذا المجال من خلال الكتابة فيه ولكن تحت باب تفسيرات فيزيائية أو مقالات علمية أو أبحاث تخرج الطلبة.

يمكن تقسيم استخدامات الليزر إلى ستة أقسام أساسية هي على النحو التالي:​

· تطبيقات صناعية
· تطبيقات طبية
· تطبيقات عسكرية
· تطبيقات الحياة اليومية
· تطبيقات الأبحاث العلمية
· تطبيقات خاصة


· تطبيقات صناعية:
ادخل الليزر في التطبيقات الصناعية منذ أول اكتشافه في 1960. وبالأخص في القياسات measurements وفي الترتيب alignment للأجهزة البصرية وأنابيب الضخ وخطوط الكهرباء وأجهزة القياس واستخدم في مجال التصنيع كالقطع واللحام والصهر والتبخير وفي تصنيع الدوائر الإلكترونية المتكاملة وفي الحفر على الزجاج وغيره.

تطبيقات طبية:
دخل الليزر في التطبيقات الطبية وهي كثيرة ولذلك تقسم هذه التطبيقات إما حسب نوع المعالجة كأن تكون تطبيقات الليزر في الجراحة أو في مجال طب الأسنان أو طب العيون وتقسم أيضا حسب نوع الليزر المستخدم في الطب مثل ليزر ثاني أكسيد الكربون أو ليزر النيتروجين أو ليزر الاكسيمر وتقسم في بعض الأحيان حسب طبيعة المعالجة مثل تطبيقات الجراحة أو لحام الأوعية الدموية أو التشخيص..والتقسيم الأخير اكثر استخداماً ولفهم تطبيقات الليزر في الطب يجب دراسة العلاقة بين أشعة الليزر المختلفة والخلايا الحية. وهذه العلاقة تعتمد على خصائص الليزر من ناحية طوله الموجي وشدته وشكله عند سقوطه على الجسم المراد علاجه. يمكن تغيير الطول الموجي من خلال تغيير نوع الليزر والتحكم بشدة الأشعة يتم من خلال التحكم في زمن تسليط الليزر وقوة الضخ المستخدمة أما شكل حزمة أشعة الليزر فيتحكم بها من خلال عدسات التركيز المستخدمة. فإذا اعتبرنا ان طاقة أشعة الليزر في حدود 1 وات فإنه يمكن بتغيير الطول الموجي التحكم في طبيعة العلاقة بين الليزر والخلايا الحية.

· الليزر الذي يعمل في منطقة الأشعة فوق البنفسجية البعيدة يقتل الخلايا الحية مثل RNA و DNA.
· الليزر الذي يعمل في منطقة الأشعة فوق البنفسجية القريبة يحدث تفاعل كيميائي مع مكونات الخلايا.
· الليزر الذي يعمل في منطقة الأشعة المرئية يحدث تأثير حراري على الخلايا لامتصاصها طاقة الليزر.​

العلاج بالليزر له خصائص عديدة منها قلة الفقد في الدم نتيجة للقطع كما انه نبضات الليزر تكون قصيرة زمنيا مما يجعل المريض لا يشعر بألم كما ان استخدام الليزر يعطي للطبيب رؤية واضحة للمنطقة التي يعالجها لقلة الأدوات الميكانيكية التي يستخدمها الطبيب كما ان العلاج لا يحتاج إلى إحداث جرح يذكر في جسم المريض وبالتالي يمكن للمريض مغادرة المستشفى فور زوال تأثير التخدير كما ان الليزر يمكن ان يتم التحكم به بواسطة الكمبيوتر مما يعني دقة فائقة في العملية.

· تطبيقات عسكرية:
منذ اكتشاف الليزر والكثير من الأبحاث المتعلقة في تطويره كانت لاستخدام في المجالات العسكرية وغالبا ما تكون هذه الأبحاث غاية في السرية ولا تكشف إلا بعد سنوات. ومن هذه التطبيقات نذكر استخدام الليزر في التصويب واستخدامه في التفجير عن بعد أو توجيه القذائف وفي تعقب الهدف مهما كانت سرعته وقدرته على تغيير وجهته وفي أسلحة ما يسمى بحرب النجوم كما تدخل في إبطال مفعول أجهزة الخصم الالكترونية وإصابته بالعمى.
- في المثال التالي نوضح فكرة استخدام الليزر في توجيه القذائف حيث تقوم الطائرة بتوجيه نبضات من أشعة الليزر الغير مرئية على الهدف وأجهزة استقبال مثبته على القذائف الموجهة تقوم بتتبع النبضات المنعكسة عن الهدف إلى ان تصيبه. وهذه التكنولوجيا دقيقة إلى درجة كبيرة مستفيدة من حزمة الليزر المستقيمة وسرعة انتشار الليزر وإمكانية التحكم في النبضات التي تكون عبارة عن شفرة من الصفر والواحد التي يفهمها الكمبيوتر الموجه للقذيفة.
- مثال أخر نضربه على التطبيقات العسكرية لليزر في حرب النجوم وهذا الاسم الذي أطلقته الولايات المتحدة على نظام الدفاع ضد الصواريخ التي قد تهاجمها من الفضاء بأن ترسل حزمة من نبضات الليزر إما من محطة أرضية على جبل مرتفع أو من أقمار صناعية في الفضاء ذات طاقة هائلة لتسافر بسرعة الضوء وتصيب تلك الصواريخ وهي في الفضاء مباشرة بعد إطلاقها.

· تطبيقات الحياة اليومية:
لليزر تطبيقات عديدة في مجال استخدامات الحياة اليومية وتقسم هذه التطبيقات على النحو التالي:

تطبيقات الليزر في البيت​

الأقراص المضغوطة
الوسائط المستخدمة لتخزين المعلومات​

تطبيقات الليزر في العمل​

طابعة الليزر
وسائط تخزين المعلومات
الكمبيوتر الضوئي​

تطبيقات الليزر في التجارة​

قارئ البار كود
العلامة الهلوغرافية​

تطبيقات الليزر في الاتصالات​

الألياف الزجاجية المستخدمة في الاتصالات
الاتصال الفضائي​

تطبيقات الليزر في التسلية​

عروض الليزر في المناسبات والاحتفالات والأعياد
معارض التصوير ثلاثيالأبعاد​

· تطبيقات خاصة:
هذه من التطبيقات المتقدمة ولا مجال للشرح بالتفصيل في هذه المرحلة ونذكر من هذه التطبيقات ما يلي:
Energy transport in space
وهي محطات فضائية للاستخدام البشري ويعتمد على الليزر في تزويدها بالطاقة اللازمة عن طريق توجيه أشعة الليزر من الأرض للمحطة الفضائية.
Laser gyroscope
وهو جهاز يستخدم في للحفاظ على الاتجاه في الفضاء
Fiber laser
وهي تطبيقات تعتمد على توليد الليزر في الألياف الزجاجية بدون الحاجة إلى استخدام الطاقة الكهربية لعملية الضخ.




المرجع:

http://www.hazemsakeek.com/Physics_Lectures/Laser/LaserLectures_13.htm​

​

 

[ميدان الرمايه]

الله يعطيك العافيه اخوي ركن خاص ,,
واسمح لي بان اضيف بعض التطبيقات العسكريه لليزر ,,

منها : تحديد المسافه للجندي العدو او اي اليه عسكريه اخرى ومن ثم استخدام السلاح المناسب لهذه المسافه ليعطي افضل نتيجه تدميريه ,
ولهذا فأن الخوذات الحديثه مزوده بمستشعرات لأشعه الليزر ,كما ان الاليات الحديثه مزوده بها ايضا ,

كما ان ليزر الاكسايمر يمكن ان يستخدم لتخصيب اليورانيوم .