مقدمة في فيزياء الليزر

المادة: فيزياء الليزرالموضوع: مقدمة في فيزياء الليزر

عرض مقدم الى البحث والتطوير جامعة ديالى

اعداد: سرمد صبيح

الليزر Laser

بدايات اكتشاف الليزر ب��ان 1916بع��د اكتش��اف ال��ذرة و الن��واة و االلكترون��ات تنب��أ اينش��تاين س��نة •

( Maiman )االلكترونات يمكن ان تصدر ضواء، و حقق العالم األميركي مايمان حيث ا�س�تطاع من ت�حف�يز اإللك�ت�رون المو�ج�ود في ال�ذرة ه�ذه النب�وء�ة1960س�نة

بتس�لي�ط ض�وء من� مص�باح �أنب�وب�ي ليتح�ول� من مس�ت�وى طاق�ة �الى مس�تو�ى طاق�ة �أعلى و� يع��ود ا�لى مس��تواه ا�ألول بع��د �ان يطل��ق فوتون��ات ض��وئية� على ش��ك�ل

( له�ا ت�ردد معين و �ط�ول Electromagnetic waveم�وج�ات كهروم�غناطيس�ية)م�وجي ول�ون معي�ن لي�تص�ادم �م�ع فوتون�ات ا�لكترو�ن�ات اخ�ر�ى ليعطي ان�س�جاما� وق�وة مع�ا �غ�ير معه�ود �وتعتم�د �ش�دت�ه على �ق�وة الض�و�ء ا�لمس�لط ال�ذي اك�بر ليول�د ض�وء ال�

شعة )تضخي�م الضوء� باالنبعا�ث ال�مستحثه�و (Laser م�ختصرها باأل�

Laser

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 

تعريف الليزر

(.Emission Stimulatedالل�يزر ه�و جه�از يول�د الض�وء من خالل عملي�ة تس�مى االنبع�اث المحف�ز )•

الليزر هو تضخيم الضوء باالنبعاث المحفز لإلشعاع.•

نعني باالنبعاث المحفز هو ان الذرات تبعث ضوء عند تعرضها ألشعة كهرومغناطيسية

مقارنة الضوء االعتيادي مع ضوء الليزر

qة اللون )• (monochromaticity أحادي

qا التشاكه:• qا و زماني تواكب الموجات مكاني

(coherence)

(directionality شديدة التوجqه و عدم االنفراج )•

( Many wavelengthsمتعدد الطول الموجي )•

(Incoherentعدم التشاكه )•

(Multidirectionalينتشر في جميع االتجاهات )•

المكونات المشتركة لجميع أجهزة الليزر

Active Mediumالوسط الفعل • او اص�باغ س�ائلة او Nd:YAGقد يك�ون الوس�ط الفع�ال بل�ورات ص�لبة مث�ل الي�اقوت و ن�ديميوم ي�اك

غازي�ة مث�ل غ�از ثن�ائي أوكس�يد الك�اربون او الهلي�وم ني�ون او ق�د تك�ون األوس�اط الفعال�ة اش�باه موص�الت مث�ل زرنيخي�د الغ�اليوم . وتحت�وي األوس�اط الفعال�ة على ذرات مث�ارة الى مس�توى طاق�ة

شبه مستقر بواسطة مصدر للطاقة.

Excitation Mechanismمصدر ألثارة الوسط الفعال •االس�تثارة الوس�ط الفع�ال يجب توف�ير مص�در لض�خ الطاق�ة ومص�ادر الض�خ الثالث�ة األساس�ية هي:

الضخ الكهربائي ,الضخ البصري ,الضخ الكيمائي.

Resonatorالمرنان •% واألخ��رى عاكس��ة اق��ل من 100هو عب��ارة عن م��رآتين متق��ابلتين مس��تويتين اح��دهما عاكس��ة

% التي يخرج منها الليزر.100

تصنيف الليزر

qة االشعاع: مستمر (pulsed)أو متقطع ( continuous )استمراري

qة، األشعة تحت الحمراء، ليزر أشعة اكس .تردد االشعاع: الضوء المرئي، األشعة فوق البنفسجي

في األنظمة الذرية ذات االتزان الحراري فأن انبعاث الضوء نتيجة لثالث عمليات أساسية :

Mechanisms of Lightأليات انبعاث الضوء Emission

AbsorbingامتصLLLLاص الطاقLLLLة •Energy

تمتص ذرة الطاق�ة من الح�رارة أو الض�وء أو الكهرب�اء. تنتق�ل اإللكترون�ات من مس�توى الطاق�ة األقل إلى مستوى طاقة أعلى.

E2

E1

Spontaneous Emissionبعد ذلك االنبعاث التلقائي •

( ويفق�د طاقت�ه في اص�فرمث�ار ينتق�ل إلى مس�توى طاق�ة أدنى )اإللك�ترون ب�اللون الالاإللك�ترون .صورة فوتون

hυ

Stimulated Emissionاالنبعاث المحفز •

هي عملي�ة تص�در خالله�ا ال�ذرة ض�وء )طاق�ة( بت�أثير طاق�ة خ�ارجي بالمواص�فات المناس�بة اي يحثه�ا التحكم بكيفية تحرير الذرة للفوتون.على الهبوط إلى حالة كمومية منخفضة. اي

هذه العملي��ة له��ا دور كب��ير في عملية الخرج الليزري

Laser Types انواع الليزر

يتم تصنيف الليزر وفقا لعدة اعتبارات منها مادة الوسط الفعال:

, ويكLون طولLه TAG ولLيزر Nd-YAGمثLل لLيزر اليLاقوت و : ليزر الحالLة الصLلبة •

في منطقة األشعة تحت الحمراء................................الموجي

مثLل لLيزر الهليوم-نيLون ولLيزر ثنLائي أوكسLيد الكLاربون, ليزر الحالLة الغازيLة : •

اطوالها الموجيLة في مLدى االشLعة تحت ...............................وتكLون

الحمراء.

مثل الرودامين, يمكن التحكم بأطوالها الموجية.ليزر الصبغة : •

مثLل زرنيخيLد الغLاليوم, وتكLون اطوالهLا الموجيLة واسLعة ليزر اشLباه الموصLالت : •

المدى.

يسLتخدم غLازات خاملLة مثLل غLاز الفلLور والكلLور والكربتLون و ليزر اإلكسLيمر : •

وتنتج هLذه الغLازات أطLوال موجيLة في مLدى األشLعة ........................األرجLون,

فوق البنفسجية.

References المصادر

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Laser2. http://www.hazemsakeek.com/QandA/Laser/Laser.ht

m3. http://www.lasersurgery.com/

13

Thank you