فيزياء الليزر

محاضرة 17 فيزياء الليزر تطبيقات الليزر Laser Applications

تطبيقات الليزر Laser Applications

الليزر له تطيقات عديدة جدا في مختلف مجالات الحياة ولا يمكن في هذه المحاضرة من تغطية الموضوع بالكامل وسنقوم بالقاء الضوء على اهم هذه التطبيقات وسيتم اثراء هذا المجال من خلال الكتابة فيه ولكن تحت قسم كيف تعمل الاشياء أو مقالات علمية أو ابحاث تخرج الطلبة.

يمكن تقسيم استخدامات الليزر إلى ستة اقسام اساسية هي على النحو التالي:

اعلانات جوجل
تطبيقات صناعية Industrial applications
تطبيقات طبية Medical applications
تطبيقات عسكرية Military applications
تطبيقات الحياة اليومية Daily applications
تطبيقات الابحاث العلمية Scientific research applications
تطبيقات خاصة Special applications


تطبيقات صناعية Industrial applications

ادخل الليزر في التطبيقات الصناعية منذ اول اكتشافه في 1960.  وبالاخص في القياسات measurements وفي الترتيب alignment للاجهزة البصرية وانابيب الضخ وخطوط الكهرباء واجهزة القياس واستخدم في مجال التصنيع كالقطع واللحام والصهر والتبخير وفي تصنيع الدوائر الإلكترونية المتكاملة وفي الحفر على الزجاج وغيره.


تطبيقات طبية Medical applications

دخل الليزر في التطبيقات الطبية وهي كثيرة ولذلك تقسم هذه التطبيقات اما حسب نوع المعالجة كأن تكون تطبيقات الليزر في الجراحة أو في مجال طب الاسنان أو طب العيون وتقسم ايضا حسب نوع الليزر المستخدم في الطب مثل ليزر ثاني اكسيد الكربون او ليزر النيتروجين او ليزر الاكسيمر وتقسم في بعضالاحيان حسب طبيعة المعالجة مثل تطبيقات الجراحة او لحام الاوعية الدموية او التشخيص..والتقسيم الاخير اكثر استخداماً ولفهم تطبيقات الليزر في الطب يجب دراسة العلاقة بين اشعة 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 الاشعة يتم من خلال التحكم في زمن تسليط الليزر وقوة الضخ المستخدمة أما شكل حزمة اشعة الليزر فيتحكم بها من خلال عدسات التركيز المستخدمة.  فإذا اعتبرنا ان طاقة اشعة الليزر في حدود 1 وات فإنه يمكن بتغيير الطول الموجي التحكم في طبيعة العلاقة بين الليزر والخلايا الحية.

  • الليزر الذي يعمل في منطقة الاشعة فوق البنفسجية البعيدة يقتل الخلايا الحية مثل RNA و DNA.

  • الليزر الذي يعمل في منطقة الاشعة فوق البنفسجية القريبة يحدث تفاعل كيميائي مع مكونات الخلايا.

  • الليزر الذي يعمل في منطقة الاشعة 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 الادوات الميكانيكية التي يستخدمها الطبيب كما ان العلاج لا يحتاج إلى احداث جرح يذكر في جسم المريض وبالتالي يمكن للمريض مغادرة المستشفى فور رزوال تأثير التخدير كما ان الليزر يمكن ان يتم التحكم به بواسطة الكمبيوتر مما يعني دقة فائقة في العملية.

من المجالات الطبية التي يدخل فيها الليزر للعلاج هي:

اعلانات جوجل

Eye Treatment. General Surgery. Ear, Nose and Throat. Dentistry. Dermatology. Gastroenterology and colo-rectal. Plastic surgery. Gynecology. Urology. Oncology. Orthopedics. Neurosurgery. Veterinary. Cardiovascular.

لمزيد من الاطلاع هذه بعض المواقع التي تتحدث عن الاستخدامات الطبية لليزر


تطبيقات عسكرية Military applications

منذ اكتشاف الليزر والكثير من الابحاث المتعلقة في تطويره كانت لاستخدام في المجالات العسكرية وغالبا ما تكون هذه الابحاث 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 اسلحة ما يسمى بحرب النجوم كما تدخل في ابطال مفعول اجهزة الخصم الالكترونية واصابته بالعمى.

اعلانات جوجل

في المثال التالي نوضح فكرة استخدام الليزر في توجيه القذائف حيث تقوم الطائرة بتوجيه نبضات من اشعة الليزر الغير مرئية على الهدف واجهزة 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 وامكانية التحكم في النبضات التي تكون عبارة عن شيفرة من الصفر والواحد التي يفهمها الكمبيوتر الموجه للقذيفة.

مثال اخر نضربه على التطبيقات العسكرية لليزر في حرب النجوم وهذا الاسم الذي اطلقته الولايات المتحدة على نظام الدفاع ضد الصواريخ التي قد تهاجمها من الفضاء بأن ترسل حزمة من نبضات الليزر اما من محطة ارضية على جبل مرتفع أو من اقمار صناعية في الفضاء ذات طاقة هائلة لتسافر بسرعة الضوء وتصيب تلك الصواريخ وهي في الفضاء مباشرة بعد اطلاقها.


تطبيقات الحياة اليومية Daily applications

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

تطبيقات الليزر في البيت الاقراص 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 الالياف الزجاجية المستخدمة في الاتصالات
الاتصال الفضائي
تطبيقات الليزر في التسلية عروض الليزر في المناسبات والاحتفالات والاعياد
معارض التصوير ثلاثي الابعاد

وهنا يجب أن نوضح خاصية امتاز بها شعاع الليزر عن غيره من مصادر الضوء العادي وهي عمق مجال تركيز الليزر والشكل التالي يوضح هذا المصطلح.

في حالة تركيز اشعة الضوء العادي باستخدام عدسة فإن عمق تركيز الاشعة لا يتعدة الميليمتر فقط.

أما عمق تركيز اشعة الليزر فيصل إلى ما يقارب 50 سنتيمتر ان لم يكن اكثر وهذا يعطي مجا واسع للتطبيقات التي يجب فيها تحريك الليزر

زوروا المواقع التالية لتوضيح تطبيقات الليزر في الحياة اليومية

كيف يعمل جهاز السي دي?

فكرة عمل طابعات الكمبيوتر


تطبيقات الابحاث العلمية Scientific research applications

قلما يوجد بحث علمي سواء في مجال الفيزياء أو الكيمياء أو الجيولوجيا أو الاحياء إلا ويستخدم الليزر كأداة رئيسية في هذه الابحاث ومن تطبيقاته في المجالات العلمية نذكر التالي:

Spectroscopy

Laser (inertial) fusion

Very short pulses (10-15 femtosec)

Laser cooling of atoms

Study of the interaction of electromagnetic radiation with matter

وكل موضوع من المواضيع السابقة بحاجة إلى كتاب لشرحة وذكرت هنا للعلم.


تطبيقات خاصة Special applications

هذه من التطبيقات المتقدمة ولا مجال للشرحا 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 اشعة 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 الالياف الزجاجية بدون الحاجة إلى استخدام الطاقة الكهربية لعملية الضخ.

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى