ما هي أشعة الليزر؟
كلمة “ليزر” هي اختصار باللغة الإنجليزية لعبارة “تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المنشط”، وتُشير إلى مصدر ضوء فريد ينتج شعاعًا يحمل موجات تُعرف بالطول الموجي. يُميز كل لون بطول موجي مختلف، حيث يكون الطول الموجي للون الأزرق أقصر من نظيره الأحمر. تُظهر أشعة الليزر القدرة على الانبعاث في شكل حزم مُركزة للغاية، مما يجعلها تكنولوجية متعددة الاستخدامات في مجالات مختلفة.
أنواع أشعة الليزر
هناك عدة أنواع من أشعة الليزر، ومن بينها:
- أشعة الليزر فوق البنفسجية: تستخدم هذه الأشعة الغاز التفاعلي، مثل الكلور والفلور، مع الغازات الخاملة مثل الأرجون والزينون والكريبتون. عند تحفيز هذه الغازات كهربائيًا، يُنتَج جزيء بدائي يقيد هذا الجزيء الضوء في نطاق الأشعة فوق البنفسجية عند إطلاقه.
- أشعة ليزر الحالة الصلبة: تحتوى هذه الأنواع على مواد ليزر مرتبطة في تشكيل صلب، مثل الليزر يعتمد على النيوديميوم، الذي يُنبعث منه أشعة تحت الحمراء بطول 1064 نانومتر.
- أشعة أشباه الموصلات: تتميز هذه الأجهزة بحجمها الصغير واستخدامها لطاقة منخفضة، ولا تتطابق مع ليزر الحالة الصلبة، وهي غالبًا ما توجد في أنظمة أكبر، مثل الطابعات الليزرية أو مشغلات الأقراص المدمجة.
- أشعة الليزر الغازية: يعد غاز الهيليوم والهيليوم-نيون من أبرز هذه الأنواع، حيث تُنتج أشعة حمراء مرئية في المقام الأول، بينما ليزر ثاني أكسيد الكربون يُستخدم لإنتاج الأشعة تحت الحمراء البعيدة لقص المواد الصلبة.
- صبغ الليزر: يعتمد هذا النوع على الأصباغ العضوية المعقدة مثل رودامين 6G، مما يُتيح لها إمكانية ضبط الأطوال الموجية بشكل واسع.
استخدامات أشعة الليزر
الماسحات الضوئية
تحتوي الماسحات الضوئية المستخدمة في المتاجر على مرايا دوّارة تفحص شعاعًا أحمر، حيث يمرر الموظف السلع عبر هذا الشعاع. تقوم أجهزة الاستشعار البصرية بتسجيل الضوء المُنعكس من الرموز الشريطية على المنتجات، مما يمكّنها من فك الشيفرة ونقل المعلومات إلى جهاز الكمبيوتر لإضافة سعر المنتج إلى الفاتورة.
التطبيقات الصناعية
تستطيع أشعة الليزر المحتشدة على نقاط صغيرة أو فترات زمنية قصيرة أن تمتلك قوة كبيرة، رغم أن الطاقة الإجمالية قد تكون صغيرة. تُتيح خصائص أشعة الليزر القيام بعمليات معقدة دون تشويه المواد، مما يجعلها مثالية للحفر في مجموعة متنوعة من المواد مثل الحلمات المطاطية أو حتى قطع المواد القاسية مثل الماس.
التطبيقات الطبية
يعتبر التطبيق الطبي الأكثر شهرة لليزر هو الاستئصال الجراحي للأنسجة. تُستخدم أشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون لحرق الأنسجة، حيث يمتص الماء الموجود في الخلايا الحية الأشعة تحت الحمراء. من الممكن استعمال شعاع الليزر لوقف النزيف في الأنسجة الغنية بالدم مثل الجهاز التناسلي أو اللثة. كما تستخدم نبضات الليزر الأقل كثافة في تدمير الأوعية الدموية غير الطبيعية في شبكية العين لدى مرضى السكري مما يُساعد في تقليل خطر العمى.
تستطيع أشعة الليزر ذات الطول الموجي القريب من الميكرومتر اختراق العين، مما يُساعد في لحام الشبكية المنفصلة، أو إزالة الأغشية التي قد تصبح ضبابية بعد جراحة السّاد. كما تُستخدم أضواء الليزر في علاج الأمراض الجلدية، نظراً لقدرتها على تبييض علامة الولادة الحمراء الداكنة وإزالة الشعر غير المرغوب فيه.
علم القياس
تستعمل أشعة الليزر في القياسات البصرية للحصول على قياسات دقيقة من حيث الملامح والمسطحات أثناء عملية الملاحة. تُستخدم أيضًا في أخذ عينات بصرية لوصفات الدوائر الإلكترونية الدقيقة مثل ضوئيات الميكروويف، وتُعد مستشعرات الألياف الضوئية التي تعمل بالليزر فعالة في نقل البيانات لمسافات طويلة، خاصة في الاتصالات بين الأقمار الصناعية.
المجال العسكري
تُستخدم أشعة الليزر كأسلحة طاقة موجهة في النزاعات العسكرية، حيث يمكن استخدامها لتدمير الصواريخ والقذائف والألغام. كما تُستخدم كأداة لتحديد الأهداف، حيث تتسبب في إعاقة رؤية الجنود أو إصابتهم بالعمى المؤقت.
أضرار أشعة الليزر
قد تسبب أشعة الليزر العديد من الأضرار، سواء الصحية للإنسان أو آثارها البيئة. أهم هذه الأضرار تشمل:
- الإصابة بالعين: يمكن أن يؤدي تعرض العين لشعاع طاقة ضيق، مثل 1 مللي وات، إلى ضرر مباشر على الشبكية، مما قد يترك بقعة فارغة تتطلب استبدال الشبكية.
- الإصابة بالجلد: التعرض لأشعة الليزر بجرعات تزيد عن 10 ميكرو في الثانية قد يُسفر عن حروق أو إصابات جلدية، وقد يُفضي إلى تطورات أكثر خطورة مثل سرطان الجلد.
- الصعقة الكهربائية: يُعتبر الصعق الكهربائي من أخطر العواقب المرتبطة باستخدام أنظمة الليزر، والذي ينجم غالبًا عن أشعة الليزر عالية التردد.
- تلوث الهواء: بعض أشعة الليزر قد تُنتج مواد سامة، مثل الليزر الذي يتضمن الفلوريد، والذي يُعتبر خطرًا بالخصوص في المختبرات التي تتعامل مع مواد كيميائية ضارة.
- خطر الاشتعال والانفجار: يمكن أن تُشعل أشعة الليزر المذيبات القابلة للاشتعال، ما قد يؤدي إلى انفجارات، لذا يلزم اتخاذ احتياطات السلامة المناسبة.
معلومات متقدمة عن الليزر
هناك بعض المعلومات المتقدمة والمهمة عن أشعة الليزر، نذكر منها:
- يُعتبر الليزر ذات قوة قريبة من قوة القنبلة الهيدروجينية.
- يوفر ضوء الليزر توازناً أكبر مقارنة بمصادر الضوء الأخرى.
- تُستخدم أشعة الليزر في الحفر على الماس.
- تم استخدام الليزر لأول مرة في عام 1974 لمسح الباركود في المتاجر.
- يمكن العثور على استخدامات متعددة لليزر في تقنيات مختلفة وقطع المعادن، ويُستخدم أيضًا في جراحة العيون والتجميل.
- تستخدم وكالة ناسا الليزر لدراسة الغازات في الغلاف الجوي ورسم خرائط الكواكب والأقمار.
تعتبر أشعة الليزر نوعًا من الضوء الإشعاعي ذو الأطوال الموجية المتنوعة، وتتنوع أنواعها بين البنفسجية والغازية وغيرها، مع استخدامها الواسع في الصناعة والطب، إلا أنها قد تترتب عليها أضرار خطيرة يجب أخذ التدابير اللازمة للوقاية منها، مثل الإصابات التي قد تصيب العين والجلد.
