رسوخ هيجان انگيز ليزر
به دنياى علم
ليزر نوعى از نور است، درخشان تر و شديدتر از هر نورى كه در طبيعت مى توان يافت. نور ليزر را مى توان چنان قوى توليد كرد كه تمام مواد روى زمين را در كسرى از ثانيه به حالت بخار درآورد و نابود كند. اين نور مى تواند سخت ترين و نفوذناپذيرترين فلزات را سوراخ كرده و به راحتى در الماس فرورفته و آن را نيز سوراخ كرده و از آن بگذرد.مى توان باريكه هاى كم قدرت وفوق العاده دقيق از ليزر را براى انجام كارهاى بسيار ظريف و دقيق مانند جراحى برروى چشم و دندان مورداستفاده قرارداد و يا نور ليزر را تحت كنترل دقيق درآورد و به صورت باريكه هاى مدادى با نام موج پيوسته و يا انفجارهاى سريعى با نام پالس تغييرداد.اگرچه اصول بنيادى ليزر از ۴۰ سال پيش درمحافل علمى بر سر زبان ها افتاده است، اما در قرن بيستم با نمايش نخستين ليزر دريچه اى به سوى يكى از هيجان انگيزترين و پردامنه ترين و پركاربردترين پيشرفت هاى تكنولوژى گشوده شد. ظرف چند سال پس از نمايش نخستين ليزر، انواع گوناگونى از ليزرها به صورت ابزارهاى علمى به كار گرفته شد. ليزر در تكنولوژى جديد پديدآمد و تأثير آن بر زندگى ما در آينده ادامه خواهدداشت.
ليزر نوعى نور برانگيخته و پرانرژى است كه در شرايط عادى در طبيعت ديده نمى شود، اما با تكنولوژى و وسايل خاص مى توان آن را ايجاد كرد. ليزر با نور معمولى تفاوت هايى دارد كه اين ويژگى ها موجب توانايى ها و كاربردهاى خاص ليزر مى شود. نور معمولى مركب از چندين انرژى نورانى مرئى و نامرئى است كه شامل اشعه ماوراى بنفش با كمترين طول موج تا اشعه مادون قرمز با بيشترين طول موج است، اما ليزر تنها از يك نوع انرژى نورانى با طول موجى مشخص ساخته شده است. لذا به آن نور تك رنگ هم گفته مى شود. تفاوت ديگر ليزر با نور معمولى انرژى آن است كه گاهى حتى چندين هزار برابر نورمعمولى حامل انرژى است و ويژگى بعدى ليزر دقت زياد و پائين بودن خاصيت انتشار نور ليزر است، به گونه اى كه در دستگاه هاى دقيق كه نور ليزر تابانده مى شود در فاصله چندصدمترى، مسير مستقيم خود را كاملاً حفظ كرده و شعاع دايره محل تابش در منبع نور مساوى با شعاع تابش در چندصدمترى منبع است.
تاريخچه
ليزر مخفف عبارت light amplification by stimulated emission of radiation است و به معناى تقويت نور به وسيله تشعشع تحريك شده است. نخستين ليزر جهان به وسيله تئودورمايمن اختراع شد كه از ياقوت در توليد آن استفاده شده بود. در سال ۱۹۶۲ پروفسور على جوان نخستين ليزر گازى را به جهان علم معرفى كرد. بعدها نوع سوم و چهارم ليزرها كه ليزرهاى مايع و نيمه رسانا بودند نيز توليد شد. در سال ۱۹۶۷ فرانسويان به وسيله اشعه ليزر ايستگاه هاى زمينى خود در فضا را تعقيب كردند و بدين ترتيب نخستين جرقه هاى كاربردى كردن اشعه ليزر زده شد.
ساختار ليزر
يك تيم ليزرى از سه بخش اصلى تشكيل مى شود:
۱- پمپ انرژى يا چشمه انرژى: اين پمپ اپتيكى، شيميايى و يا ليزرى است.
۲- ماده اصلى و فعال: اساس نامگذارى انواع ليزرها براساس اين ماده است.
۳- تشديدكننده اپتيكى: از دو آينه بازتابنده كلى و جزئى تشكيل يافته است.
پمپ انرژى (چشمه انرژى) قسمتى از سيستم ليزرى است كه انرژى لازم را براى سيستم ليزرى فراهم مى كند و بستر تشديد كننده عامل اصلى تعيين كننده موج در هنگام استفاده از خصوصيات ليزر است. اين بستر به وسيله يك نوع پمپ انرژى تحريك شده است تا فراوانى معكوس توليد كرده و بستر تشديدكننده بتواند انتشار خودبه خود و تحريك شده اى از فوتون ها را ايجاد كند كه درنهايت سبب تشديد نورى و يا ارتقاى نورى مى شود.
انواع ليزر
ليزرها را براساس مواد ليزر به كارگرفته شده در آن ها به چند دسته تقسيم بندى مى كنند كه شامل دسته هاى زير است:
۱- ليزرهاى جامد
۲- ليزرهاى گازى
۳- ليزرهاى مايع (رزينه)
۴- ليزرهاى الكترون آزاد
۵- ليزرهاى نيمه رسانا
اما براساس نوع خروجى ليزرها مى توان آن ها را به دو دسته تقسيم كرد:
۱- ليزرهاى تپى
۲- ليزرهاى پيوسته كار
دسته بندى ديگر كه از ليزرها به عمل مى آيد براساس طول موج و حداكثر توان و خروجى آن ها است، كه در دسته بندى زير قرار مى گيرند.
۱- ليزرهاى بى خطر: اين گروه از ليزرها كاملاً امن بوده و هيچ گونه آسيبى به چشم نمى رسانند، به دليل توان خروجى محدود آن ها است مانند انواعى كه در دستگاه هايى
CD-ROM مورد استفاده قرارمى گيرند.
۲- ليزرهاى كم خطر: توان خروجى اين گروه از ليزرها در حدود mw ۱است و تاحدودى بى خطر هستند.
۳- ليزرهاى خطرناك: ليزرهاى اين گروه به دليل به كار گرفته شدن در ابزارى كه ممكن است باريكه خود را تغيير دهد خطرناك است، توان خروجى اين دسته از ليزرهاى
mw ۵- ۱ است، اين گروه از ليزرها را دسته سوم اوليه مى نامند.
۴- ليزرهاى خطرناك: ليزرهاى اين گروه زمانى خطرناك هستند كه باريكه نور ليزر به طور مستقيم به درون چشم تابيده شود، ليزرهاى اين گروه داراى توان خروجى
mw ۵۰۰-۵ هستند. اين گروه از ليزرها را دسته سوم ثانويه مى نامند.
۵- ليزرهاى بسيارخطرناك: ليزرهاى اين دسته بسيارخطرناك هستند. حتى اگر انعكاس حاصل از نور ليزر به چشم تابيده شود خطرآفرين خواهدبود. شدت نور خروجى اين گروه از ليزرها چندين برابر شدت نور خورشيد است، اما به دليل تمركز نور بر نقطه بسيار كوچكى خطرآفرين است، توان خروجى اين دسته از ليزرها mw ۵۰۰ و يا بيشتر است.
خواص نور
همه نورها داراى خواص مشتركى هستند كه از آن جمله مى توان به نورهاى تك رنگ اشاره كرد كه آن ها نيز داراى همين خواص هستند.
۱- نور در خلأ داراى سرعت ثابت
۳۰۰/۰۰۰ كيلومتر در ثانيه است كه اين سرعت بالاترين سرعت موجود است.
۲- نورهاى مختلف داراى طول موج هاى متفاوت و شدت نور متفاوت هستند.
۳- سرعت نور در محيط هاى شفاف مختلف تغيير مى كند.
كاربرد ليزر
بيمارى هاى پوستى
كاربرد ليزر در بيمارى هاى پوستى را مى توان به شكل زير دسته بندى كرد:
۱- درمان ضايعات و خال هاى عروقى.
۲- درمان انواع ضايعات رنگى و رنگدانه اى پوست كه شامل خال هاى رنگى پوست و خالكوبى ها است.
۳- كاهش چين و چروك، فرورفتگى ها و جاى زخم ناشى از بيمارى هاى پوستى.
۴- درمان بيمارى هاى پوستى مانند زگيل، كلوئيد، ترك هاى پوستى و ترميم زخم.
۵- برش بافت هاى پوستى.
چشم پزشكى
PRK مخفف فتوريفراكتيو كراتكتومى است كه در آن با استفاده از اشعه ليزر از نوع اگزايمر از ميزان نزديك بينى بيمار مى كاهند. با استفاده از اين روش لايه بسيار نازكى از قرنيه چشم - در حد چند ميكرون - برداشته شده و با تغيير ايجاد شده در انحناى قرنيه از ميزان عيب انكسارى چشم كاسته مى شود.
اساس اين روش به اوايل سال ۱۹۸۰ بازمى گردد كه دانشمندان شركت IBM براى تراش قطعات رايانه اى از ليزر استفاده كردند. اما آن زمان دكتر Sriniva six به توانايى ليزر در تداخل با بافت هاى زنده پى برد و سپس دكتر Trokel نخستين عمل PRK را در سال ۱۹۸۷ با استفاده از اشعه ليزر اگزايمر انجام داد.
زيست شناسى
از ليزر براى ايجاد تغيير برگشت ناپذيردر مولكولهاى زنده و يا اجزاى تشكيل دهنده سلول استفاده مى شود، در اين روش نور ليزر به وسيله يك عدسى شيئى ميكروسكوپ در ناحيه اى از سلول با قطرى در حدود چندين هزارم ميلى متر كانونى مى شود و سپس رفتار سلول پس از آسيب مورد بررسى قرارمى گيرد.
دندانپزشكى
ليزر در دندانپزشكى مى تواند
بر طرف كننده بسيارى از مشكلات دندانپزشكى امروزى باشد. اشعه ليزر مى تواند جايگزين مناسبى براى وسايل چرخشى دندانپزشكى باشد. همچنين قابل استفاده در انواع جراحى هاى دندانپزشكى و نيز در جرم گيرى و سفيد كردن دندان ها است و تنها نياز آن استفاده از عينك هاى محافظ براى حفاظت از چشمان در برابر اشعه هاى ليزر است.در اين روش هيچ گونه نيازى به برقرارى تماس فيزيكى با سطح دندان نيست، در جراحى دندانپزشكى استفاده از سيستم ليزر نتايج بسيار مطلوب و مناسب را به وجود آورده است و به علاوه داراى مزاياى فراوانى است.
۱- بدون نياز به بى حسى عميق و زياد.
۲- كمترين ميزان خونريزى و تورم.
۳- به حداقل رسيدن دردهاى پس از عمل.
۴- روش سريع با كارآيى بسيار بالا.
۵- در عمل هاى ترميمى بازه زمانى كوتاهى پس از عمل صرف ترميم مى شود.
زيبايى
ليزر علاوه بر استفاده در عمل هاى جراحى در عمل هاى زيبايى و نيز از ميان بردن موهاى زائد بدن استفاده مى شود. در ۲ سال گذشته بيش از ۱۰ نوع سيستم ليزرى مختلف براى اين كار طراحى و ساخته شده است كه اصول كار همه آنها بر پايه حرارت دادن رنگدانه ملانين در سلول فوليكول مو است.اين حرارت به اندازه اى است كه سازوكار رشد مو را غير فعال مى كند، اشعه ليزر تنها به وسيله رنگدانه موجود در فوليكول جذب شده و سلول هاى اطراف آن هيچ صدمه اى نخواهند ديد به علاوه ليزر سريع تر عمل كرده و در مقايسه با روش هاى ديگر راه حل دائمى ترى به نظر مى رسد.
عكاسى
در اين روش - روش تمام نگارى- عكسبردارى سه بعدى از يك جسم و يا يك صحنه امكان پذير است. اين روش در سال ۱۹۴۸ به وسيله گابور ابداع شد، روش تمام نگارى به اين صورت است كه باريكه ليزر به وسيله آينه كه بخشى از نور را عبور مى دهد به دو بخش باز تابيده و عبورى تقسيم مى شود، بخش بازتابيده مستقيم به صفحه حساس به نور برخورد كرده در حالى كه بخش عبورى جسمى را كه بايد تمام نگارى شود روشن مى كند، به اين ترتيب قسمتى از نورى كه از جسم پراكنده شده هم روى فيلم مى افتد و يك نقش تداخلى از تركيب دوباريكه نور روى صفحه تشكيل مى شود، پس از ظهور فيلم و بزرگنمايى مى توان اين بخش هاى تداخلى را مشاهده كرد.
كنترل ابزار
يكى از رايج ترين استفاده هاى صنعتى ليزر هم محور كردن است، براى اين كه يك خط مرجع مستقيم براى هم محور كردن ماشين آلات در صنايع هوايى و يا صنايع سازه اى داشته باشيم، استفاده از جهت مندى ليزر بسيار سودمند است.ليزر به خوبى جاى وسايل نورى مانند كليماتور و تلسكوپ را گرفته است. از ليزر براى اندازه گيرى مسافت هم استفاده مى شود، در اين روش براى مسافت هاى كوتاه تا ۵۰ متر از روش هاى تداخل سنجى كه در آن ها از يك ليزر هليم - نئون پايدار شده استفاده شده است بهره مى گيرند، براى مسافت هاى متوسط تا حدود
۱ كيلومتر از روش هاى تله مترى و براى مسافت هاى طولانى مى توان زمان دوراه بودن طيف نورى را كه از منبع ليزر فرستاده شده است و از حجم بازتابانيده شده اندازه گيرى كرد.
الكترونيك
استفاده از ليزر در ديسك هاى ويديويى و صوتى در سال هاى اخير بسيار رواج پيدا كرده است.
سازندگان ديسك ويديويى اطلاعات را با استفاده از يك سابنده روى نوار ضبط مى كنند كه اين اطلاعات توسط ليزر باز خوانى مى شود، يك روش رايج ايجاد برش هاى شيارى با طول ها و فاصله هاى مختلف است كه عمق اين شيارها يك چهارم طول موج ليزرى است.همچنين در خواندن و نوشتن اطلاعات در حافظه نورى رايانه ها از اشعه ليزر استفاده مى شود.روش ضبط عبارت است از ايجاد سوراخ هاى كوچكى در يك ماده مات با نوعى تغيير خصوصيت عبور و بازتاب ماده زير لايه كه با استفاده از ليزرهاى با توان كافى به وجود مى آيد.
ارتباطات
استفاده از اشعه ليزر براى ارتباط در جو به دليل امكان دسترسى به پهناى نوار نوسانى بزرگ و نيز داشتن طول موج كوتاه تابش نقش به سزايى دارد كه اين ارتباطات در بخش هاى زير قابل دسته بندى است.
۱- ارتباطات فضايى ميان دو ماهواره و ميان يك ماهواره و يك ايستگاه زمينى كه در شرايط جوى مطلوبى قرار دارد.
۲- ارتباطات ميان دو نقطه در يك مسافت كوتاه كه براى نيل به اين منظور از ليزرهاى نيم رسانا استفاده مى شود.
۳- ارتباطات نورى مبتنى بر انتقال اطلاعات از طريق تارهاى نورى.
طيف نمايى
در اين رشته با ظهور اشعه ليزر مفاهيم كاملاً جديدى نيز به وجود آمد. با استفاده از طيف نمايى مى توان با بعضى از اشعه هاى ليزر پهناى خط نوسانى را تا چند ده كيلو هرتز باريك كرد و با اين روش امكان اندازه گيرى هاى مربوط به طيف نمايى باتوان چندين مرتبه بزرگنمايى فراهم مى شود.
شيمى
در رشته شيمى از اشعه ليزر براى تشخيص و نيز براى ايجاد تغييرات شيميايى برگشت ناپذير استفاده مى شود.به وسيله اين روش ها مى توان اطلاعات قابل ملاحظه اى درباره خصوصيات مولكول هاى چند اتمى به دست آورد، همچنين با استفاده از اين روش ها مى توان براى اندازه گيرى غلظت و دماى يك نمونه مولكولى در يك ناحيه محدود از فضا بهره گرفت.
Twitter
Google
Yahoo
Delicious
بالاترین
دنباله
نسخه‌ی چاپی
ارسال اين مطلب به دوستان