ما هي أشعة الليزر؟
المصطلح “الليزر” هو اختصار لعبارة “تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المنشط”، ويشير إلى نوع فريد من مصادر الضوء ينتج شعاعًا له موجات تعرف باسم الطول الموجي. يتميز كل لون بطول موجي مختلف، حيث أن اللون الأزرق يمتلك طولًا موجيًا أقصر من اللون الأحمر. تنتقل هذه الموجات بشكل متقارب، مما يمكنها من التركيز على نقطة صغيرة للغاية. ومع تطور التكنولوجيا، أصبح استخدام الليزر شائعًا في مجالات متنوعة.
أنواع أشعة الليزر
تتنوع أشعة الليزر وتتضمن الأنواع التالية:
- أشعة الليزر فوق البنفسجية: تعتمد على الغازات التفاعلية مثل الكلور والفلور، الممزوجة مع الغازات الخاملة مثل الأرجون والزينة والكريبتون. عند تحفيز هذه الغازات كهربائيًا، تتشكل جزيئات بدائية تطلق الضوء في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.
- أشعة ليزر الحالة الصلبة: تحتوي على مواد ليزر موزعة في قالب صلب، مثل ليزر النيوديميوم الذي يبعث ضوء الأشعة تحت الحمراء بطول 1064 نانومتر.
- أشعة أشباه الموصلات: تمتاز بصغر حجمها واستخدامها لطاقة منخفضة، وتستخدم في أنظمة أكبر، مثل الطابعات الليزرية ومشغلات الأقراص المدمجة.
- أشعة الليزر الغازية: تعتبر غازات الهيليوم والهيليوم-نيون الأكثر شيوعًا، حيث تنتج الضوء الأحمر المرئي بشكل أساسي، بينما يستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الأشعة تحت الحمراء البعيدة ولقطع المواد الصلبة.
- صبغ الليزر: تعتمد على الأصباغ العضوية المعقدة مثل رودامين 6G، حيث يتم وضعها في محلول سائل وتتميز بإمكانية ضبط أطوالها الموجية على نطاق واسع.
استخدامات أشعة الليزر
الماسحات الضوئية
تعتمد الماسحات الضوئية المستخدمة في المتاجر على مرآة دوارة تفحص شعاعًا أحمر، حيث يقوم الموظف بتمرير السلع عبر هذا الشعاع. تضبط أجهزة الاستشعار البصرية الضوء المنعكس عن رموز الشريط المخطط على المنتجات، مما يسمح بفك هذه الرموز ونقل المعلومات إلى الحاسوب لإضافة السعر إلى الفاتورة.
التطبيقات الصناعية
تعتبر الطاقة الناتجة من أشعة الليزر عندما تتركز على نقاط صغيرة أو تُستعمل لفترة زمنية قصيرة هائلة. وعلى الرغم من أن الطاقة الكلية لشعاع الليزر قد تكون قليلة، فإن خصائصه الفريدة تمكنه من أداء مهام معقدة؛ على سبيل المثال، يمكنه حفر ثقوب في مواد مثل الحلمات المطاطية لزجاجات الأطفال، بالإضافة إلى إمكانياته في تقطيع مواد صلبة مثل الماس المستخدم في صناعة الأسلاك.
التطبيقات الطبية
يستخدم الليزر في الاستئصال الجراحي للأنسجة بشكل واسع. تقوم أشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون بحرق الأنسجة نظرًا لامتصاص الماء، حيث يشكل الماء الجزء الأكبر من الخلايا الحية. يمكن استخدام الليزر لإيقاف النزيف في الأنسجة الغنية بالدم، كما يُستعمل للتعامل مع الجروح. تُستخدم أيضًا نبضات الليزر الأقل كثافة لتدمير الأوعية الدموية غير الطبيعية في الشبكية لدى مرضى السكري، مما يُصعب احتمالية فقدان البصر المرتبط بالمرض.
تمتلك أشعة الليزر بترددات حول الميكرومتر القدرة على اختراق العين وإصلاح الشبكية المنفصلة، بالإضافة إلى إزالة الأغشية الضبابية بعد جراحة الساد. في مجال الأمراض الجلدية، يُستخدم الليزر النابض لتبييض علامات الولادة الحمراء الداكنة وإزالة أنواع محددة من الوشم.
علم القياس
تُستخدم أشعة الليزر في القياسات البصرية لتحقيق دقة عالية في تحديد الموقع وتوصيف السطوح، كما تُعتبر ضرورية في أخذ عينات بصرية لوصف الدوائر الإلكترونية الدقيقة. تستخدم أيضًا مستشعرات الألياف الضوئية في الاتصالات لنقل البيانات لمسافات بعيدة، خصوصًا في الاتصالات بين الأقمار الصناعية.
المجال العسكري
تُعتبر أشعة الليزر سلاحًا ذا طاقة موجهة في النزاعات العسكرية، حيث تُستخدم لتدمير الصواريخ والقذائف والألغام. كما تُعتبر أدوات لتحديد الأهداف وتعمل على تشويش الرؤية أو التسبب في عمى مؤقت للجنود.
أضرار أشعة الليزر
تشير الدراسات إلى وجود أضرار متعددة ناجمة عن أشعة الليزر، تتراوح بين التأثيرات المباشرة على صحة الإنسان وتأثيراتها البيئية. تشمل أبرز هذه الأضرار:
- إصابة العين: تسبب أشعة الليزر أضرارًا مباشرة للعين عند تركيز شعاع ذو 1 مللي واط على الشبكية، مما يؤدي إلى سخونة تلك المنطقة وترك بقعة فارغة تحتاج لاستبدال الشبكية.
- إصابة الجلد: يؤدي التعرض لأشعة الليزر بجرعات تزيد عن 10 ميكرو في الثانية إلى إصابات مؤلمة وحروق في الجلد، مما قد يتسبب في تفاعلات كيميائية تسبب سرطان الجلد.
- الصعقة الكهربائية: تمثل الصعقة الكهربائية أكبر سبب وفاة مرتبط باستخدام أنظمة الليزر، وغالبًا ما تكون ناتجة عن أشعة ليزر عالية التردد.
- تلوث الهواء: قد تؤدي أشعة الليزر إلى إنتاج مواد سامة، مثل ما يحدث عند قص المواد، مما يتطلب احتياطات في السلامة.
- خطر الاشتعال والانفجار: تقتصر خطورة أشعة الليزر على قدرتها على إشعال المواد القابلة للاشتعال، مما يستدعي الالتزام بإجراءات سلامة صارمة عند التعامل معها.
معلومات متقدمة عن الليزر
توجد مجموعة من المعلومات المتقدمة حول أشعة الليزر، نذكر أهمها:
- يمتلك الليزر قوة مشابهة للقنبلة الهيدروجينية.
- يعد ضوء الليزر أكثر توازنًا مقارنة بمصادر الضوء الأخرى.
- يستخدم شعاع الليزر في حفر الماس.
- أُدخلت تقنية الليزر لاستخدامها في الماسحات الضوئية لأول مرة في عام 1974 في المحلات التجارية.
- تتواجد أشعة الليزر في تطبيقات متنوعة مثل قطع المعادن وجراحة العيون والتجميل، ومنها ليزر غاز الهيليوم والنيون.
- تستخدم أشعة الليزر في بعثات NASA لدراسة الغازات في الغلاف الجوي ورسم خرائط الكواكب والأقمار.
أشعة الليزر تُعتبر نوعًا مميزًا من الضوء ذو أطوال موجية متنوعة، ولها استخدامات متعددة في مجالات الحياة اليومية، بما في ذلك الصناعة والطب. ومع ذلك، يجب الانتباه إلى الأضرار المحتملة التي قد تتسببت بها إذا لم يتم اتخاذ الاحتياطات المناسبة، مثل إصابات العين والجلد.