فيزياء الليزر: مبدأ الليزر وتطبيقاته في الطب والصناعة

مقدمة في فيزياء الليزر

الليزر هو جهاز يصدر حزمة ضوئية مكثفة ومتماسكة ومتفرقة الاتجاه من خلال عملية التضخيم الضوئي بالانبعاث المحفز للإشعاع. كلمة LASER هي اختصار لعبارة “تضخيم الضوء بالانبعاث المحفز للإشعاع”. يعتبر الليزر من أهم الاختراعات في القرن العشرين وله تطبيقات واسعة في مجالات الطب والصناعة والاتصالات والبحث العلمي.

المبادئ الفيزيائية لعمل الليزر

يقوم عمل الليزر على عدة مبادئ فيزيائية أساسية: الانبعاث التلقائي حيث تنتقل الإلكترونات من مستوى طاقة عال إلى مستوى منخفض بإصدار فوتون عشوائي، الانبعاث المحفز حيث يمر فوتون بالقرب من إلكترون مثار فيحفزه على إصدار فوتون مطابق له في الطور والاتجاه والتردد، الانعكاس التجميعي حيث يكون عدد الذرات في مستوى الطاقة العالي أكبر من عددها في المستوى المنخفض، والتضخيم البصري عبر المرايا العاكسة التي تزيد من شدة الحزمة الضوئية.

أنواع الليزر

تتنوع أنواع الليزر حسب الوسط الفعال: ليزر الحالة الصلبة مثل ليزر الياقوت وليزر Nd:YAG المستخدم في الجراحة، ليزر الحالة الغازية مثل ليزر ثاني أكسيد الكربون المستخدم في القطع والنقش وليزر الهيليوم-نيون، ليزر أشباه الموصلات (الدايود ليزر) المستخدم في الاتصالات البصرية وأجهزة CD وDVD، ليزر الصبغات القابل لضبط الطول الموجي، وليزر الألياف البصرية المستخدم في الاتصالات.

تطبيقات الليزر في الطب

لليزر تطبيقات طبية واسعة تشمل: جراحة العيون بالليزك لتصحيح النظر، إزالة الدوالي والأوردة العنكبوتية، تفتيت حصوات الكلى، علاج أورام الجلد، إزالة الوشم والندوب، جراحة الأسنان وإزالة التسوس، تنظير المفاصل، وجراحة البروستاتا. تتميز جراحة الليزر بكونها أقل تدخلاً وتسبب نزيفاً أقل وتحتاج لفترة نقاهة أقصر.

مثال عملي

في جراحة تصحيح النظر بالليزك (LASIK)، يستخدم جراح العيون ليزر الإكسيمر Excimer Laser لإعادة تشكيل القرنية. يقوم الليزر بإزالة طبقات دقيقة جداً من أنسجة القرنية بدقة متناهية (أقل من ميكرومتر) لتصحيح تشوهات الإبصار مثل قصر النظر وطول النظر والاستجماتيزم. تستغرق العملية دقائق معدودة وتحت تأثير التخدير الموضعي.

يمكن الاطلاع على الفيزياء الجامعية: قوانين نيوتن للحركة و الرياضيات الجامعية: التفاضل والتكامل.

📍 دروس مشابهة

• الإعلام الآلي — الحوسبة السحابية — الثالثة متوسط — المنهاج الجزائري
• اللغة العربية — نص قرائي: يوم العلم (16 أفريل) — السنة الثالثة إبتدائي — المنهاج الجزائري
• موضوع امتحان بكالوريا 2018 في الفلسفة مع الحل – شعبة آداب وفلسفة
• إدارة الأعمال — القيادة الإدارية: نظريات وأنماط