ما هو الفرق بين الليزر وضوء الشمس؟

الليزرلقد رأينا جميعًا أو سمعنا عن الألعاب الصغيرة إلى الألعاب، والكبيرة إلى المعدات الصناعية وأسلحة الليزر، والتي تستمد من حجم درجات مختلفة وقوية ومختلفة من تركيبة قاذفات الليزر. حتى أضعف أنواع الليزر أقوى من ضوء الشمس، لماذا؟

كل لون من ألوان الضوء له طول موجي مختلف. كما هو موضح في الشكل أدناه، الضوء الأزرق له طول موجي أقصر من الضوء الأحمر. يتكون ضوء الشمس من ضوء له العديد من الأطوال الموجية المختلفة، وترى أعيننا هذا المزيج من الأطوال الموجية على أنه ضوء أبيض.

الطول الموجي لليزر يختلف عن طول موجة الشمس، والليزر لا يحدث بشكل طبيعي، بل هو من اختراع الإنسان. ينتج الليزر شعاعًا ضيقًا تكون فيه جميع موجات الضوء ذات أطوال موجية متشابهة جدًا (كما هو موضح أدناه). ولهذا السبب فإن أشعة الليزر ضيقة جدًا ومشرقة جدًا ويمكنها التركيز على نقاط صغيرة جدًا وهي أقوى من ضوء الشمس.

يأتي الليزر بعدة ألوان، وسيحتوي الليزر الأحمر النموذجي على بلورة طويلة (متوسطة) مصنوعة من الياقوت وملفوفة حولها بأنبوب فلاش. يشبه أنبوب الفلاش إلى حد ما مصباح الفلورسنت، ولكنه ملتف حول بلورة ياقوتية ويصدر نفس الطول الموجي من الضوء، وهذه الومضات من الضوء بنفس التردد هي أشعة ليزر.

يتسبب مصدر الطاقة عالي الجهد في وميض الأنبوب. في كل مرة يومض فيها الأنبوب، فإنه "يضخ" الطاقة إلى بلورة الياقوت بحيث يتم حقن الطاقة في البلورة على شكل فوتونات. تمتص الذرات الموجودة في بلورة الياقوت (بقع خضراء كبيرة) هذه الطاقة من خلال عملية الامتصاص. تمتص إلكترونات الذرة الطاقة أثناء انتقالها إلى مستويات طاقة أعلى. وبعد بضعة أجزاء من الثانية، يعود الإلكترون إلى حالته الأصلية عن طريق انبعاث الفوتونات (بقع زرقاء صغيرة). وهذا ما يسمى الانبعاث التلقائي. تتحرك الفوتونات المنبعثة من الذرات لأعلى ولأسفل داخل بلورة الياقوت، وتنتقل بسرعة الضوء. كل فوتون من هذه الفوتونات يثير ذرة أخرى مثارة بالفعل. عندما يحدث هذا، تطلق الذرة المثارة فوتونًا، ونعود بالفوتون الأصلي معنا. وهذا ما يسمى الانبعاث المحفز. تحافظ مرآة الظفر الموجودة في أحد طرفي أنبوب الليزر على ارتداد الفوتونات ذهابًا وإيابًا داخل البلورة. وتعكس مرآة في الطرف الآخر من الأنبوب بعض الفوتونات إلى البلورة، ولكنها تسمح لبعضها بالهروب. تشكل الفوتونات المتسربة شعاع ليزر شديد التركيز، وهو ما يشكل الليزر الذي نراه.

عادةً ما تقتصر المنتجات التي نستخدمها والتي تحتوي على أشعة الليزر على طابعات الليزر وماسحات الباركود ومشغلات أقراص DVD. كما أنه يستخدم في الأدوات الدقيقة التي يمكنها قطع الماس أو المعادن السميكة، بالإضافة إلى مشارط الليزر التي تم تصميمها للاستخدام الدقيق.

كما يستخدم العلماء الليزر لقياس المسافة بين الأرض والقمر من خلال قياس الوقت الذي يستغرقه شعاع الليزر للوصول إلى القمر والعودة إليه.

نظرًا للطبيعة المتغيرة لكسب الليزر، فطالما يمكنك صنع قاذفة ليزر كبيرة بما يكفي، ستزداد طاقة الليزر، تمامًا مثل بعض أسلحة الليزر التي لا تكلف رصاصة واحدة، ويمكن استخدام الليزر الموجود على الأرض لتدمير الطائرات في السماء. وبالطبع فإن هذا الجهاز الضخم المثير هو أغلى كهرباء، فكلما زادت طاقة الليزر يستهلك كهرباء أكثر، وبالتالي فإن الإنسان العادي حتى لو استطاع صنعه، ولا يستطيع دفع فاتورة الكهرباء.