ما هي أشعة الليزر؟
مُصطلح "الليزر" بالإنجليزيَّة هو اختصار لـ"تضخيم الضوء بانبعاث الإشعاع المنشط"، وهو مصدر ضوء غير عادي ينتج شعاعًا ذي موجات تسمى الطول الموجي، لكل ضوء طول موجي مختلف، فالأزرق مثلًا أقصر من الأحمر، تنتقل على شكل مجموعة متقاربة يمكن تسليطها على بقعة صغيرة جدًا، وأصبح يستخدم الليزر في العديد من المجالات والتقنيات المختلفة.
أنواع أشعة الليزر
توجد أنواع مختلفة من أشعة الليزر، ومنها ما يأتي:
- أشعة الليزر فوق البنفسجية: والتي تستخدم الغازات التفاعلية، مثل الكلور، أو الفلور المُختلطين مع الغازات الخاملة، مثل: الأرجون، أو الزينون، أو الكريبتون؛ فعندما يتمّ تحفيز هذه الغازات كهربائيًا ينتج جزيء بدائي، وهو مركّب ذو جزيئات مكوّنة من مونومر متشابهة، ويقوم هذا الجزيء عند إطلاقه بإنتاج الضوء في نطاق الأشعّة فوق البنفسجية.
- أشعة ليزر الحالة الصلبة: تمتلك مواد ليزر موزّعة في قالب صلب؛ بحيث يبعث ليزر نيوديميوم ضوء الأشعّة تحت الحمراء بطول 1064 نانومتر.
- أشعة أشباه الموصلات: عادةً ما تكون هذه الأجهزة ذات حجمٍ صغير جدًا، وتستخدم طاقة مُنخفضة، وهو لا يُعدّ نفس ليزر الحالة الصلبة، ويُمكن أن يوجد في نُظُم أكبر، مثل: مصدر الكتابة في بعض طابعات الليزر أو مشغلات الأقراص المُدمجة.
- أشعة الليزر الغازية: يعتبرغازا الهيليوم، والهِلْيوم-نِيُون من الأنواع الأكثر شيوعًا، وينتج عنها الضوء الأحمر المرئي بشكل أساسي، أمّا ليزر ثاني أكسيد الكربون فيزوّد الأشعّة تحت الحمراء البعيدة بالطاقة ويستخدم لقطع المواد الصلبة.
- صبغ الليزر التي تستخدم الأصباغ العضوية المعقّدة: مثل رودامين 6G الذي يوضع في محلول سائل كوسيلة لإطلاقه، وتكون الأطوال الموجيّة الخاصة بها قابلة للضبط على نطاق واسع.
استخدامات أشعة الليزر
الماسحات الضوئية
يحتوي الماسح الضوئي المُستخدم في المحال التجارية على مرآة دوّراة تفحص شعاع أحمر عندما يمرر الموظّف السلع عبر هذا الشعاع؛ بحيث تضبط أجهزة الاستشعار البصريّة الضوء المُنعكس من رموز شريطية مخطّطة موجودة على المنتجات، ثم تفك هذه الرموز، وتنقل المعلومات التي حصلت عليها إلى جهاز كمبيوتر، بحيث يُمكن إضافة سعر المنتج إلى الفاتورة.
التطبيقات الصناعية
يُمكن أن تكون طاقة أشعّة الليزر التي يتمّ تركيزها على بقع صغيرة أو خلال فترات زمنية قصيرة، هائلة، مع أنَّ الطاقة الكليّة لشعاع الليزر قد تكون صغيرة، كما أنّ خصائص أشعة الليزر المختلفة تُمكنّها من القيام بمهام صعبة على الرغم من أنّ أشعة الليزر تكلّف أكثر بكثير من المثاقب أو الشفرات الميكانيكية، فلا يقوم شعاع الليزر بتشويه المواد المرنة كالمثاقب الميكانيكية، لذلك يُمكنها حفر ثقوب في المواد المختلفة مثل الحلمات المطاطية اللينة لزجاجات الطفل، كما يُمكن لحزم الليزر حفر أو تقطيع مواد صلبة جدًا، مثل حفر ثقوب في الماسة المُستخدمة لتصميم الأسلاك.
التطبيقات الطبية
يعتبر الاستئصال الجراحي للأنسجة من أهمّ التطبيقات الطبية لليزر؛ إذ تقوم أشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون بحرق الأنسجة، وذلك لأنّ الماء الذي يُشكّل الجزء الأكبر من الخلايا الحية يمتص الأشعة تحت الحمراء، ويُمكن استخدام شعاع الليزر لوقف النزيف في الأنسجة الغنيّة بالدم، مثل الجهاز التناسلي الأنثوي، أو اللثة، ويستخدم أيضًا في كيّ الجروح، وتُستخدم نبضات الليزر الأقل كثافة في تدمير الأوعية الدموية غير الطبيعيّة التي تنتشر عبر شبكية العين لدى الأشخاص المُصابين بمرض السكري، ممّا يؤخّر احتماليّة الإصابة بالعمى المُرتبط بهذا المرض.
يُمكن لأشعّة الليزر التي يكون طولها الموجي نحو ميكرومتر واحد أن تخترق العين، وتلحم الشبكيّة المنفصلة لتَعود إلى مكانها، أو تُزيل الأغشية الداخلية التي غالبًا ما تُصبح ضبابيّةً بعد جراحة الساد، وهناك تطبيق طبي آخر لليزر في مجال علاج الأمراض الجلدية؛ إذ يُمكن استخدام ليزر نابض في تبييض علامات الولادة الحمراء الداكنة، وأنواع مُعيّنة من الوشم، وتشمل علاجات الليزر التجميلية إزالة شعر الجسم غير المرغوب فيه وإخفاء التجاعيد.
علم القياس
تستخدم أشعة الليزر في علم القياس البصري للحصول على قياسات دقيقة للغاية للموقع وتحديد السطح البصري خلال الملاحة، كما تستخدم في أخذ عينات بصرية لتوصيف الدوائر الإلكترونية الدقيقة، مثل ضوئيات الميكروويف، وكذلك تسمح مستشعرات الألياف الضوئية المستخدمة في الاتصالات، التي يتم فحصها باستخدام الليزر، بانتقال البيانات لمسافات بعيدة في الفضاء الحر، لا سيما في الاتصالات بين الأقمار الصناعية، إذ تولد حزم موازية.
المجال العسكري
تستخدم أشعة الليزر كأسلحة طاقة موجهة في المعارك والحروب، لتدمير الصواريخ والقذائف والألغام، كما تعمل الأشعة كمُحددات للأهداف، وأداة لمنع الجنود من التقدم، وذلك من خلال تسببها في حجب الرؤية أو الإصابة بالعمى بشكل مؤقت.
أضرار أشعة الليزر
هناك أضرار عديدة تتسبب بها أشعة الليزر منها ما هو مباشر على صحة الإنسان، ومنها ما يؤثر على البيئة، نذكر أبرزها فيما يأتي:
- إصابة العين: تتسبب أشعة الليزر بضرر مباشر على عين الإنسان، وذلك عند تركيز شعاع طاقة ضيق مقداره 1 مللي واط على شبكية العين، ويمكن تفسير ذلك الضرر بسخونة جزء من الشبكية التي تحتوي على صبغة، إذ تمتص الصبغة الضوء، وهذا يعتمد على قوة الإشعاع، ويتمثل الضرر بترك بقعة فارغة تتطلب استبدال الشبكية.
- إصابة الجلد: يؤدي التعرض إلى أشعة الليزر تزيد عن 10 ميكرو في الثانية إلى إصابات بالغة وحروق في الجلد، ويعتمد ذلك على عامل الامتصاص ومدة التعرض ومدة التدفق في الأوعية الدموية، فقد يصل التلف إلى الأنسجة، وتتراوح الإصابات ما بين ظهور احمرار خفيف وحدوث تقرحات، وقد تؤدي إلى الإصابة بسرطان الجلد، وهذا بفعل التفاعل الكيميائي للضوء.
- الصعقة الكهربائية: يعد الصعق الكهربائي السبب الأكثر شيوعًا للوفاة المرتبط باستخدام أنظمة الليزر، وعادة ما تنجم الصعقة الكهربائية عن أشعة الليزر عالية التردد، لذا يجب الحفاظ على نقاط الجهد العالي واستخدام مقاومات للتيار الكهربائي.
- تلوث الهواء: قد ينتج الليزر مواد سامة، فمثلًا ليزر الفلوريد شديد السُمية ويلوث المختبر بأبخرة الكادميوم، لذا ينصح باستخدام قفازات والحفاظ على التهوية وارتداء ألبسة واقية لحماية العين والجلد، ويحدث التلوث عندما تتجاوز أشعة حزمة الليزر عن ألف واط، ومن المعروف استخدام أشعة الليزر لقطع القماش لا سيما المنسوجة منها، مما ينتج عنها مركبات متطايرة كحمض الهيدروكلوريك والبنزين.
- خطر الاشتعال والانفجار: تكمن الخطورة في قابلية الليزر لإشعال المذيبات القابلة للاشتعال، الذي قد يتسبب في حدوث انفجارات، لذا يجب حفظ المكثفات في خزانات فولاذية.
معلومات متقدمة عن الليزر
ثمة معلومات متقدمة مهمة حول أشعة الليزر، نذكر أبرزها فيما يأتي:
- يمتلك الليزر قوة القنبلة الهيدروجينية.
- يعد ضوء الليزر أكثر توازنًا من مصادر الضوء الأخرى.
- يستخدم شعاع الليزر في الحفر على الماس.
- استخدم الليزر لأول مرة عام 1974 كماسح للباركود في السوبرماركت.
- يستخدم الليزر في كل مكان في بعض التقنيات وآلات قطع المعادن، كما يستخدم في جراحة العيون والتجميل، وهناك ليزر غاز الهيليوم والنيون.
- يستخدم الليزر في بعثات ناسا لدراسة الغازات في الغلاف الجوي، ولرسم خرائط الكواكب والأقمار.
أشعة الليزر ضوء إشعاعي ذو طول موجي مختلف، له عدة أنواع منها: البنفسجية، والغازية، وغيرها، ولهذه الأشعة استخدامات واسعة في حياتنا اليومية، فهي تدخل في الصناعة والطب، إلا أنَ لها أضرار جسيمة إذا ما أخذت في الحسبان إجراءات السلامة العامة، ومن أبرز الأضرار إصابة العين والجلد ببعض المشكلات.
