ما هي أشعة الليزر؟
تعبير “الليزر” هو اختصار لعبارة “تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المنشط”. يُمثل الليزر مصدر ضوء فريد ينتج شعاعاً يتميز بطول موجي خاص، حيث يختلف كل لون بصفة أساسية في الطول الموجي، فمثلًا، طول موجة اللون الأزرق أقصر مقارنة بالأحمر. يتمكن الليزر من تركيز الضوء في نقش دقيق جداً، مما جعل استخداماته تتنوع في العديد من المجالات التقنية.
أنواع أشعة الليزر
تتعدد أنواع أشعة الليزر، ومن أبرزها:
- أشعة الليزر فوق البنفسجية: تعتمد على الغازات التفاعلية مثل الكلور والفلور المخلوطة مع الغازات الخاملة مثل الأرجون والزينون. عند الإثارة الكهربائية لهذه الغازات، تتشكل جزيئات بدائية تطلق الضوء ضمن نطاق الأشعة فوق البنفسجية.
- أشعة الليزر شبه الصلبة: تتميز بوجود مواد ليزر ضمن قالب صلب، حيث ينبعث من ليزر النيوديميوم ضوء الأشعة تحت الحمراء بطول 1064 نانومتر.
- أشعة الليزر شبه الموصلة: تشتمل على أجهزة صغيرة الحجم تستخدم طاقة منخفضة، وتختلف عن الليزر شبه الصلب. تستخدم في نظم أكبر، مثل الطابعات الليزرية ومشغلات الأقراص المدمجة.
- أشعة الليزر الغازية: تعد غازات الهيليوم والهيليوم-نيون الأكثر شيوعًا، حيث تُنتج الضوء الأحمر المرئي. أيضاً، تستخدم أشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون في توليد الأشعة تحت الحمراء البعيدة لقطع المواد الصلبة.
- صبغ الليزر: تحتوي على أصباغ عضوية مثل رودامين 6G وتكون قابلة للضبط على نطاق واسع.
استخدامات أشعة الليزر
الماسحات الضوئية
يساهم الماسح الضوئي المستخدم في المتاجر بوجود مرآة دوارة تقوم بفحص شعاع أحمر، حيث يقوم الموظف بتمرير السلع عبر هذا الشعاع، مما يساعد أجهزة الاستشعار البصرية في قراءة الرموز الشريطية على المنتجات ونقل المعلومات إلى الكمبيوتر لإضافة السعر إلى الفاتورة.
التطبيقات الصناعية
تعتمد طاقة أشعة الليزر المركزة على نقاط صغيرة أو خلال فترات زمنية قصيرة، وتُعتبر هذه الطاقة هائلة رغم قلة إجمالي طاقة الشعاع. تسهم خصائص أشعة الليزر في أداء مهام دقيقة دون التسبب في تشويه المواد، حيث يمكن لليزر حفر ثقوب في مواد متنوعة مثل الحلمات المطاطية والزجاج.
التطبيقات الطبية
تعتبر الجراحة بالليزر من أبرز التطبيقات الطبية، إذ تقوم أشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون بحرق الأنسجة بسبب امتصاص الماء للأشعة تحت الحمراء، مما يمكّن من وقف النزيف في المناطق الغنية بالدم. تُستخدم الأشعة أيضاً في تدمير الأوعية الدموية غير الطبيعية في الشبكية للمرضى المصابين بالسكري، مما يساهم في تجنب العمى.
تمتاز أشعة الليزر بالإمكانات الطبية الأخرى مثل معالجة الأمراض الجلدية، حيث تستخدم ليزرات نبضية لتبييض علامات الولادة وتجديد الجلد. كما تُستخدم أيضاً في إزالة الشعر وتحسين مظهر البشرة.
علم القياس
تستفيد مجالات القياس البصري من أشعة الليزر للحصول على قياسات دقيقة للمواقع والأبعاد في علم الملاحة، كما تُستخدم أخذ العينات البصرية لدراسة الدوائر الإلكترونية المتقدمة، ويسمح استخدام مستشعرات الألياف البصرية بتوصيل البيانات لمسافات طويلة عبر الفضاء الحر.
المجال العسكري
تستخدم أشعة الليزر كأسلحة موجهة لتدمير الصواريخ والقذائف، فضلاً عن كونها أدوات لتحديد الأهداف وعرقلة تقدم الجنود عن طريق تسببتها في تدهور الرؤية أو فقدان القدرة على الإبصار بشكل مؤقت.
أضرار أشعة الليزر
رغم فوائدها العديدة، فإن أشعة الليزر قد تسبب أضراراً خطيرة، وقد تشمل:
- إصابة العين: يمكن أن تتسبب أشعة الليزر بأضرار ملموسة لتقوم بالتركيز على شبكية العين، مما يؤدي إلى أضرار قد تتطلب استبدال الشبكية.
- إصابة الجلد: التعرض لأشعة الليزر قد يؤدي إلى حروق أو حتى الإصابة بسرطان الجلد نتيجة التفاعل الكيميائي للضوء.
- الصعقة الكهربائية: تمثل الصعقة الكهربائية أحد المخاطر الرئيسية المرتبطة باستخدام أنظمة الليزر نتيجة التدفق العالي للتيار الكهربائي.
- تلوث الهواء: يمكن على سبيل المثال أن تُطلق أشعة الليزر مواد سامة، لذا تُبنى إجراءات السلامة حول استخدام المعدات.
- خطر الاشتعال والانفجار: يمكن أن يشعل الليزر المذيبات القابلة للاشتعال، مما يتطلب اتخاذ إجراءات وقائية صارمة.
معلومات متقدمة عن الليزر
هناك حقائق مهمة حول أشعة الليزر، أبرزها:
- يمكن لليزر أن يملك قوة مشابهة للقنبلة الهيدروجينية.
- يعتبر ضوء الليزر أكثر توازناً مقارنة بمصادر الضوء الأخرى.
- يستعمل شعاع الليزر في الحفر على الماس.
- استخدم لأول مرة عام 1974 في قراءة الباركود.
- يتواجد في العديد من التطبيقات بدءاً من التقنية وصولاً إلى الجراحة.
- يستخدم في بعثات ناسا لدراسة الغلاف الجوي ورسم خرائط الكواكب.
بصفة عامة، تمتاز أشعة الليزر بتنوعها واستخداماتها الواسعة في حياتنا اليومية، مما يجعلها عنصراً مهماً في مجالات متعددة كالطب والصناعة، لكن يجب أخذ الحيطة في استخداماتها لتفادي الأضرار المحتملة، مثل إصابة العين والجلد.