ما هو الليزر؟
الليزر هو اختصار لمصطلح “تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المنشط” (بالإنجليزية: Laser)، ويعتبر مصدر ضوء غير عادي ينتج شعاعًا ذو طول موجي محدد. كل نوع من الضوء يمتلك طول موجي خاص به، فمثلًا، اللون الأزرق يمتاز بقصر طوله الموجي مقارنة بالأحمر. تنبعث هذه الأشعة في شكل حزم متقاربة يمكن توجيهها نحو نقطة صغيرة جدًا، مما ساهم في انتشار استخدام الليزر في مختلف المجالات والتقنيات.
أنواع الليزر
تتعدد أنواع الليزر، ومن أهمها:
- الليزر فوق البنفسجي: يستخدم غازات تفاعلية مثل الكلور والفلور، ويختلط مع الغازات الخاملة مثل الأرجون أو الزينون أو الكريبتون. عند تحفيز هذه الغازات كهربائيًا، ينتج عنها جزيء رائد يطلق الضوء في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.
- الليزر الحالة الصلبة: يحتوي على مواد ليزر محصورة في قالب صلب، ويقوم ليزر النيوديميوم بإطلاق الضوء الأشعة تحت الحمراء بطول 1064 نانومتر.
- الليزر شبه الموصل: عادة ما تكون هذه الأجهزة صغيرة الحجم وتعمل بطاقة منخفضة، وهي تختلف عن الليزر الحالة الصلبة، ويمكن أن تستخدم في نظم أكبر كجزء من طابعات الليزر أو مشغلات الأقراص المضغوطة.
- الليزر الغازي: من الأنواع الأكثر شيوعًا بينهما الهيليوم والهليوم-نيون، حيث تنتج هذه الأنواع ضوءًا أحمر مرئي، بينما يستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الأشعة تحت الحمراء البعيدة من أجل قطع المواد الصلبة.
- الليزر الصبغي: يعتمد على أصباغ عضوية معقدة مثل رودامين 6G التي تذوب في محلول سائل، مع إمكانية ضبط الأطوال الموجية بشكل واسع.
استخدامات الليزر
الماسحات الضوئية
يتضمن ماسح الباركود المستخدم في المتاجر مرآة دورانية تنفذ فحصًا لشعاع أحمر عند تمرير الموظف للسلع من خلاله. تضبط مستشعرات الضوء أنماط الضوء المنعكس من رموز الشريط على المنتجات، حيث تقوم بفك تشفير هذه الرموز وإرسال المعلومات المكتسبة إلى جهاز الكمبيوتر، لتضاف قيمة المنتج إلى الفاتورة.
التطبيقات الصناعية
تركز أشعة الليزر طاقتها على نقاط صغيرة أو لفترات زمنية قصيرة، مما يمنحها القدرة على إتمام مهام معقدة رغم أن الطاقة الكلية للشعاع تكون في كثير من الأحيان منخفضة. تتفوق أشعة الليزر في القيام بعمليات حفر وقطع دون تشويه المواد، مثل تغلغلها في الحلمات المطاطية وزجاجات الأطفال، كما تسمح بحفر ثقوب حتى في الماس.
التطبيقات الطبية
يعتبر استئصال الأنسجة جراحيًا من أبرز استخدامات الليزر في الطب، حيث تقوم أشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون بحرق الأنسجة نظرًا لامتصاص الماء، مما يمكن استخدامها لإيقاف النزيف في الأنسجة الغنية بالدم. كما أنها مفيدة في كي الجروح وتدمير الأوعية الدموية غير الطبيعية في الشبكية لدى مرضى السكري مما قد يؤخر فقدان البصر.
توفر أشعة الليزر قدرة على اختراق العين، مما يمكنها من لحم الشبكية المنفصلة أو إزالة الأغشية الداخلية الضبابية بعد عمليات إزالة المياه البيضاء. وبينما تستخدم في معالجة مشاكل جلدية مثل تبييض الندوب وعلاج الوشم، تدخل أيضًا ضمن الطرق التجميلية لإزالة الشعر غير المرغوب فيه وتخفيف التجاعيد.
علم القياس
تساهم أشعة الليزر في قياسات دقيقة جدًا للمواقع والأسطح البصرية أثناء عمليات الملاحة. يتم استخدامها أيضًا لأخذ عينات بصرية لتوصيف الدوائر الإلكترونية الحساسة، وتسمح مستشعرات الألياف الضوئية بنقل البيانات عبر مسافات طويلة باستخدام الليزر، خاصة في الاتصالات بين الأقمار الصناعية.
المجال العسكري
تستخدم أشعة الليزر كأحد أسلحة الطاقة الموجهة في الصراعات، حيث تُستخدم لتدمير الصواريخ والقذائف، وتعمل أيضاً كمحددات للأهداف لدعم القوات العسكرية عبر تقليل الرؤية أو التسبب في عمى مؤقت.
المخاطر المحتملة لأشعة الليزر
توجد أضرار متعددة قد تسببها أشعة الليزر، سواء كانت مباشرة على صحة الإنسان أو تأثيراتها البيئية. وهذه أبرز المخاطر:
- ضرر العين: يمكن أن تسبب أشعة الليزر ضررًا مباشرًا للعين، عندما يتم تركيز طاقة شعاع ضيق قدره 1 مللي واط على الشبكية، مما قد يؤدي إلى تضرر جزء من الشبكية وتسبب بفقدان الرؤية.
- إصابات الجلد: التعرض لأشعة الليزر بأكثر من 10 ميكرو في الثانية يمكن أن يؤدي إلى حروق وإصابات جلدية خطيرة، وقد تشمل هذه الإصابات التقرحات، وقد تؤدي في بعض الحالات إلى الإصابة بسرطان الجلد.
- الصعقة الكهربائية: الشحن الكهربائي هو السبب الأكثر شيوعًا للوفاة الناتجة عن استخدام أنظمة الليزر، وغالبًا ما ينتج عن أشعة الليزر عالية التردد.
- تلوث الهواء: بعض أنواع الليزر يمكن أن تنتج مواد سامة تلوث البيئة، لذا ينصح باستخدام معدات حماية وتهوية مناسبة عند التعامل معها.
- خطر الاشتعال والانفجار: يجب توخي الحذر من قدرة الليزر على إشعال مذيبات قابلة للاشتعال، مما قد يتسبب في انفجارات، لذا يجب تخزين المواد بشكل آمن.
معلومات إضافية عن الليزر
إليك بعض المعلومات المتقدمة حول أشعة الليزر:
- يتمتع الليزر بقوة مشابهة للقنابل الهيدروجينية.
- يعتبر ضوء الليزر أكثر توازنًا من مصادر الضوء الأخرى.
- يستخدم شعاع الليزر في حفر الألماس.
- تم استخدام الليزر للمرة الأولى في عام 1974 كماسح للباركود في المتاجر.
- يدخل الليزر في العديد من المجالات مثل تقنيات القطع، والطب، بما في ذلك جراحة العيون.
- تستخدم وكالة ناسا الليزر في بعثاتها لدراسة الغازات في الغلاف الجوي ورسم خرائط الكواكب والأقمار.
إن أشعة الليزر، بطول موجي متنوع، تتنوع أنواعها بين الأشعة فوق البنفسجية، الغازية، وغيرها. لها أهمية كبيرة في حياتنا اليومية، حيث تُستخدم في مجالات متعددة مثل الصناعة والطب، ورغم فوائدها، تتطلب التعامل معها إجراءات سلامة دقيقة لتفادي الأضرار التي قد تصيب العين أو الجلد.