لیزر چیست؟

لیزر از نظر ماهیت تفاوتی با نور ندارد، هردو موج الکترومغناطیسی هستند. واژه Laser در لاتین به معنای «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» است. نخستین بار طرح اولیه لیزر (که میزر نام داشت) را انیشتین داد. نورها شامل بسته های انرژی به نام فوتون هستند، با تابش یک فوتون به یک ذره (اتم یا مولکول یا یون) برانگیخته، یک فوتون دیگر نیز آزاد می شود که این دو فتون با هم هم فرکانس هستند با ادامه این روند شمار این فوتون ها افزایش یافته و باریکه ای از فوتون ها را بوجود می آورد.اینگونه لیزر تولید می شود.

نور چیست؟ نور یک موج الکترومغناطیسی است که سه ویژگی اصلی دارد:
۱- بسامد
۲- دوره
۳- طول موج
طول موج از مهم ترین ویژگی های نور است که با انرژی رابطه عکس دارد. اولین شخصی که توانست به کمک پخش، بازتاب و شکست نور، ویژگی موجی بودن نور را شرح دهد فیزیکدان هندی به نام کریستین هویکینس بود و بعد از آن توماس یانگ این موضوع موجی بودن نور را با آزمایش پراش نور ثابت کرد. اینک با تفاوت نور و لیزر آشنا شوید. احتمالا بارها از نشانگرهای لیزری استفاده کرده اید. با نگاه دقیقتر به یک نشانگر لیزری و یک لامپ معمولی می توانید به تفاوت لیزر و نورمعمولی پی ببرید:

۱- نور حاصل از یک لامپ در همه جهات پخش می شود. حتی نور یک چراغ قده هم به شکلی مخروطی است که اشعه ها از هم دور‌ می شوند یعنی واگرا می شوند. اما نور لیزر ایم واگرایی را در حد بسیار کم داراست و به همین دلیل باریک بوده و مسیر طولانی تری نسبت به نور عادی طی می کند. به این مفهوم «همدوسی طولی» می گویند.

۲- یک لامپ پرتوهایی با طول موج های متفاوت تولید می کند. در واقع انرژی ای که توسط هر فوتون آزاد می شود در هر زمان متفاوت اند و هیچ نظم خاصی در آنها وجود ندارد. در صورتی که پرتوهای حاصل از اشعه لیزر همگی هم فاز بوده و طول موج های یکسانی دارند. جهت درک بهتر می توان پرتوهای لیزر را مانند رژه منظم سربازان ارتش دانست که همگی در یک ردیف به طور منظم و همزمان حرکت می کنند. اما نور یک لامپ را مانند پیاده شدن مسافران یک قطار درنظر گرفت که همگی به طور غیر منظم به سمت درب هجوم می آورند. این ویژگی لیزر را «همدوسی زمانی» گویند.

۳- نور حاصل از یک لامپ شامل همه رنگها (همه فرکانس های مرئی) است که به اصطلاح نور سفید می گویند. در حالی که لیزر نوری تک رنگ تولید میکند.
همین تفاوت ها در نور و لیزر سبب شده اشعه لیزر قادر به برش اجسام باشد. در حالی که نور معمولی بعلت ناهمدوس بودن و پراکنده بودن پرتوها اگر از قوی ترین منبع نوری نیز استفاده گردد باز هم قابلیت برش اجسام را ندارد.

ویژگیﻫای لیزر:

  1. نور لیزرها را به دلیل داشتن موج یکسان نور خالص می گویند. امواج نور لیزر در یک زمان با هم گام بر می دارند و هم فاز هستند به این معنی که قله هر موج با قله موج دیگر یکسان است، به دلیل این ویژگی ها به نور لیزر همدوس می گویند.
  2. به دلیل یکسان بودن طول موج یا بسامد، نور لیزر در زمان عبور از منشور تجزیه نشده و به شکل باریکهﻯ کوچکی خارج می شوند. (به همان صورت که داخل شده است)
  3. از ویژگی های دیگر نور لیزر جهت مندی آن است. نور لیزر اگر در محیط جذب نشود، می تواند فواصل زیادی را طی کند بدون آنکه در واگرایی آن تغییر زیادی ایجاد شود.
  4. درخشانی یا روشنایی نور لیزر میلیونﻫا بار بزرگتر از چشمهﻫای دیگر مثل خورشید است. علت این امر آن است که نور لیزر همدوس (تکفام) است و در یک جهت حرکت می کند.
  5. به دلیل این که می توان انرژی ورودی در لیزر را کنترل کرد و به این دلیل انرژی خروجی به دنبال آن نیز تغییر می کند به همین دلیل اگر برانگیختگی لیزر با پالس های کوچک اتفاق بیوفد، تولید لیزر با پالس های کوچک انجام می شود.
  6. موجﻫا دارای رنگ یکسانی هستند و به اصطلاح تک ﺮنگ می باشند.

در دستگاه های برش لیزر اشعه لیزر توسط قطعه ای به نام تیوب تولید شده و توسط عدسی همگرا کننده، متمرکز می شود. سپس توسط آینه ها هدایت شده و به جسم مورد نظر می تابد. در اثر قدرت بالا و گرمای زیاد،جسم مورد نظر را برش میدهد. در برش فلزات به روش سنتی که بوسیله گاز و اکسیژن صورت می گرفت، با ایجاد حرارت بالا در جسم عمل برش را انجام می دادند، اما بعلت سرعت پایین تر موجب تغییر فرم قطعات می شد و کیفیت برشکاری کاهش می یافت. اما در دستگاه های برش لیزر، بعلت ذوب شدن جسم با سرعتی بسیار بالا قطعات دچار تغییر شکل نمیشوند.

 

"مقالات مرتبط"