فكرة الحصول على أشعة الليزر
فكرة الحصول على أشعة الليزر
*كيف تم اكتشافها: تنبأ العالم انشتاين
بأنه يمكن تضخيم الضوء كما يضخم الصوت وفي عام 1954م تم تطوير جهاز لتضخيم الأمواج
القصيرة غير المرئية (الميكروية ) ، سميت هذه الأشعة المضخمة
بأشعة الميزر .
معنى الميزر: هي الأحرف الأولى لعبارة بالإنجليزية معناها تكبير الموجات القصيرة غير
المرئية (الميكروية) بواسطة الانبعاث
المستحث للإشعاع .
استطاع
العالم ثيودور ميمان عام 1960 م من تصميم أول جهاز لتضخيم الأمواج الضوئية المرئية
مستخدما بلورة الياقوت . وتسمى الأشعة المرئية المضخمة بأشعة الليزر .
معنى الليزر: هي الأحرف الأولى لعبارة بالإنجليزية
معناها تضخيم الضوء المرئي بواسطة الانبعاث المستحث للإشعاع.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
ملاحظة: للذرة مستويات طاقة
أدناها هو مستوى الطاقة الأرضي (طا1) وتكون الذرة فيه مستقرة ويليه
مستويات الطاقة (طا2، طا3،...)وتكون هذه المستويات للذرة
غير مستقرة (أي مثارة )
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مبدأ
توليد أشعة الليزر
تتفاعل المادة مع الإشعاع الساقط عليها
بثلاث عمليات أساسية (وهذه العمليات هي مبدأ توليد
أشعة الليزر) هي :
|
|
2ـ الانبعاث التلقائي(الطبيعي): عندما
تعود الذرة من الحالة المثارة في المستوى(طا2) إلى حالتها المستقرة في
مستوى الطاقة (طا1) من تلقاء نفسها فإنها تبعث بالطاقة التي امتصتها
عند إثارتها على شكل إشعاع ضوئي يتميز بأن
2ـ أما التردد والطورللفوتونات
المنبعثة فهما غير محددين(قد تكون متفقة
أو مختلفة)
3ـ تكون هذه الأشعة في
اتجاهات مختلفة مثل الأشعة المنبعثة من
المصابيح الكهربائية (علل) لأن كل ذرة تبعث
بأشعتها بشكل مستقل عن الأخرى وتكون هذه الأشعة منتشرة في اتجاهات مختلفة
*تعريف الانبعاث التلقائي: هي عملية انبعاث الأشعة من الذرات المثارة عند عودتها إلى حالتها
المستقرة في مستوى طاقة أدنى بصورة تلقائية ( أي دون مؤثر خارجي يؤثر عليها)
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
3ـ الانبعاث المستحث: عند
قذف ذرة مثارة في مستوى الطاقة (طا2) بفوتون طاقته ( hf=
طا2- طا1) فإنه يدفع الذرة (أي يحثها بالقوة)على الانتقال
إلى المستوى الأرضي (طا1) وينتج عن ذلك انبعاث فوتون آخر (أي غير
الساقط) يكون له نفس طاقة وطور واتجاه الفوتون الساقط.
مثار على العودة
إلى المستوى الأرضي .
*ملاحظة: لا يحدث الانبعاث المستحث في الطبيعة وإنما تنبأ بحدوثه أينشتاين إذا
توفرت شروط وخصائص معينة في مستويات الطاقة لذرات أو جزيئات عنصر معين ومن هذه
الخصائص هو أن هنالك مستويات شبه مستقرة
للذرات
ومن هذه الشروط اللازم توفرها :
1ـ أن يكون عدد الذرات المثارة في مستوى الطاقة
(طا2) أكبر من عدد الذرات في المستوى الأرضي (طا1) ( الاستيطان العكسي
).
ولتحقيق ذلك يجب أن يكون المستوى(طا2) شبه مستقر (أي تستطيع
الذرات الاستقرار فيه مدة زمنية أطول
نسبياً (علل)وذلك حتى تتراكم الإلكترونات في هذا المستوى لفترة زمنية تكفي لحدوث
عملية توليد أشعة الليزر) ويسمى تواجد الذرات في المستوى المثار(طا2) بالاستيطان العكسي (علل) لأنه عكس
الاستيطان الطبيعي الذي يحدث في المستوى الأرضي (طا1) .
2ـ إجراء ترتيبات معينة تجعل خروج معظم
الفوتونات متفقة في الطور والتردد والاتجاه.
س: ما المبدأ الذي يقوم
عليه توليد الأشعة الليزرية. وزراي (2004ـ 2005م)
جـ : مبدأ توليد أشعة
الليزر هو : 1 ـ الامتصاص المستحث 2 ـ
الانبعاث التلقائي 3 ـ الانبعاث المستحث
*
تعريف
الاستيطان العكسي : هو عملية زيادة عدد
الإلكترونات في مستوى الطاقة(طا2) عن عددها في المستوى (طا1)
.
* من
الذرات التي تتمتع بمستويات شبه مستقرة : بلورة الياقوت.