آلية إنتاج ضوء الليزر

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

آلية إنتاج ضوء الليزر الفيزياء

الليزر جهاز يستخدم مصدراً ضوئياً معيارياً لتحريض ذرات مادة ما لإنتاج ضوء متسق (جميع الموجات الضوئية المنبعثة في طور واحد)؛ وقد اشتقت مفردة الليزر من الأحرف الأولى باللغة الإنجليزية لجملة « تكبير الضوء بواسطة تحريض الإشعاع المنبعث».

إنتاج ضوء الليزر

يمكن تصميم ليزر يتكون من بلورة ياقوت أسطوانية الشكل تتم فضفضة إحدى قاعدتيه لتشكل مرآة.

أما القاعدة الثانية فتكون شبه مفضفضة أو يُحدث بها ثقب ينعكس بعض الضوء الساقط عليه ويعبر الجزء الآخر خلاله.

يلف حول البلورة أنبوب ومضي، يشبه المسدس الومضي لفلاش آلة التصوير الضوئي. عند انبعاث الوميض يؤدي الضوء الناتج إلى «استثارة» بعض ذرات الياقوت ونتيجة لذلك تقفز إلكترونات هذه الذرات إلى مستويات أعلى للطاقة.

عند توقف الأنبوب عن الومض تعود الإلكترونات إلى مستويات طاقة أدنى لكنها أعلى من مستوى الاستقرار. بامتصاص الذرات في هذا المستوى الجديد لكمية أخرى من طاقة الضوء تنتقل إلى مستوى آخر، وعند عودتها أخيراً إلى المستوى الأصلي (المستوى الأرضي) ينبعث منها ضوء الليزر.

ينعكس الضوء مراراً خلال البلورة وبذلك يستمر تحريض انبعاث الضوء من ذرات أخرى من ذرات الياقوت، وفي الوقت نفسه يعبر بعض الضوء السطح شبه المفضفض، أو الثقب في إحدى المرآتين، على شكل نبضات من ضوء الليزر.

ينتج ليزر الياقوت نبضات قصيرة من ضوء الليزر، لكن الليزرات التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون أو غازات أخرى تنتج ضوءً ليزرياً متصلا. وتتم استثارة ذرات غاز ثاني أكسيد الكربون بواسطة موجات راديوية عالية التردد بدلاً من الأنابيب الومضية.