الليزر: كيفية إنتاج الليزر

الابتعاث المحفز هو العملية المركزية في الليزر. وفي هذه العملية ينتج فوتون ـ أي الفوتون الحافزـ فوتونًا آخر، وبذلك يضاعف كمية الطاقة الضوئية الموجودة بعملية تسمى التضخيم. وقد صُكَّت كلمة ليزر بجمع الحروف الأولى للكلمات المكونة للعبارة الإنجليزية التي تصف العملية الأساسية في توليد ضوء الليزر. وتعني العبارة تضخيم الضوء بالابتعاث المحفز للإشعاع.
ولا يحدث الابتعاث المحفز إلا في حالة وجود ذرات في حالة إثارة. ولكن عدد الذرات التي تكون في الحالة الأرضية يفوق عادة عدد الذرات التي تكون في حالة إثارة. ولكي يحدث التضخيم لابد أن يكون عدد الذرات التي تكون في حالة إثارة أكبر من عدد الذرات التي تكون في الحالة الأرضية. وتسمى هذه الحالة الانقلاب السكاني. وفي الليزر يساعد مصدر الطاقة في توليد انقلاب سكاني بضخ طاقة إلى الوسط الفعال، حيث تضع هذه الطاقة الذرات في حالات إثارة طويلة الأمد، وتتسبب في حدوث الابتعاث المحفز. وتعكس مرآتا الفجوة البصرية الفوتونات إلى الخلف وإلى الأمام.
وينتج التداخل بين أي فوتون وذرة مثارة تفاعلاً سلسليًا من الابتعاثات المحفزة. ويتسبب هذا التفاعل السلسلي في ازدياد عدد الابتعاثات المحفزة بسرعة منتجة فيضًا ضوئيًا. ويخرج جزء من هذا الضوء المكثف عبر المرآة العاكسة جزئيًا في شكل حزمة قوية

رحلة اكتشاف الليزر

أول من اكتشف الليزرهو تاونس وجوردن وزيجر في معهد ماساتشوستس بكامبرج في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1951 موقد أصبح الليزر فيما بعد، واحدًا من أهم الإكتشافات في عصرنا الحالي، حيث يقوم بجمع الموجات العريضة ويقوم جهاز صغير بقذفها في شعاع كثيف من الضوء، إذ يتم استخدام هذه التقنية حاليًا في تشغيل الأقراص المدمجة، وقيادة الصواريخ نحو أهدافها. وفي الطب يكثر أيضًا استخدام هذا الليزرمن خلال تصحيح البصر وإزالة القرحة، وأيضًا يساعد على قياس المسافات العملاقة مثل قياس المسافة من الأرض إلى القمر، وكذلك تصوير أنسجة العقل وامتاع الناس من خلال العروض البصرية، إضافة إلى الآلاف من المزايا والاستخدامات الأخرى. وكان الدكتور مايمان قد أعلن عن اكتشافه في 7 تموز (يوليو) 1960 في مؤتمر صحافي عقد في مانهاتن، قائلاً إن الليزر هو الحل الذي يبحث عن المشكلة.وكان الليزر قبل إعلان هذا الإكتشاف عبارة عن دراسات مركونة على الرف بسبب الخطأ الذي ارتكبه الباحثون في تنفيذ العمليات الخاصة بالحصول على أشعة الليزر خلال تلك الفترة. وأشركوا العديد من المواد من أجل الحصول على الليزر ومنها الغازات، إلا أن الدكتور ماي مان استطاع في النهاية استخلاص الليزر من الضوء.كان الليزر في بدايته عبارة عن شعاع ضعيف قبل أن يتطور العمل به، ويصل إلى مستوى إضاءة يوازي عدة شموس وتفوق سرعته سرعة الضوء. وكان الدكتور ماي مان قد نشر بحثه النهائي في مجلة العلوم البريطانية، وتمت مراجعة المقال قبل نشره من قبل الفيزيائيين المختصين في المجلة. ورفض أول مرة لوجود خطأ ارتكبوه عند التطبيق واعتبرت المقالة فيما بعد أهم مقالة نشرتها المجلة على مدى 100 عام. ولد هارلود مايمان في 11 تموز 1927 وترعرع في دينفر، وكان والده ابراهام مهندسًا كهربائيًا عمل على بعض الإختراعات أيضًا. أراد ابراهام لولده أن يكون دكتورًا، ولكن يبدو أن الابن أصبح له دوره في الطب بطريقة غير مباشرة، فأصبح الأكثر تأثيرًا في هذا العالم على مر التاريخ باكتشافه الليزر الذي دخل أولاً في جراحة العيون قبل أن يتوسع انتشاره فيما بعد. عرف عنه حسه الكوميدي في طفولته، وكان متفوقًا في الرياضيات ونجح في الحصول على البكالوريوس، ومن ثم الماجستير في الفيزياء الهندسية من جامعة كولورادو، وقد نال الدكتوراه في الفيزياء من ستانفورد في 1955، وكان المشرف على رسالته ويليام لامب الحاصل على جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1955. أخبر رؤساءه في العمل أنه يريد اختراع الليزر، ولكنه خافوا في بداية الأمر من التقارير غير المشجعة في هذا الشيء، حيث كانت تجارب عديدة اجريت في المختبرات الاخرى وقد تم رفض طلبه. في النهاية تمت الاستجابة لطلبه من خلال منحه 50 ألف دولار ومساعدًا له في مختبره وفترة 9 أشهر فقط لكي يعمل على اختراعه.ترشح مخترع الأوسكار مرتين لجائزة نوبل دون أن يحصل عليها. كما ترشح ونال العديد من الجوائز العالمية واصدر كتابه عن اكتشاف الليزر عام 2000.

الصفحات

كيفية إنتاج الليزر