یکشنبه , ۳۰ دی ۱۳۹۷
خانه / سلامت / بهداشت جسم / اشعۀ حیات
«اشعۀ مرگ»

اشعۀ حیات

«اشعۀ مرگ»به پرتوهای نور با طول موج کوتاه که در پرتونگاری از آن استفاده می‌شود، «اشعه» گویند. این نور شگفت از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نور عادی ندارد و خواص فیزیکی «اشعه»، آن را از نورهای ایجاد شده از سایر منابع متمایز می‌سازد. از نخستین روزهای تکنولوژی این «اشعه»، به خواص مشخصه آن پی برده شد و ما به صورتی گزینشی به خواصّ ای «اشعه» از ماهیت فرآیند «اشعۀ مرگ» که با خواصّش بستری عظیم برای کاربردهای وسیع در این پدیده، برای علوم مختلف به خصوص صنعت و پزشکی و … ایجاد کرد. به جرأت می‌توان گفت پیشرفت علوم بدون تکنولوژی «اشعۀ مرگ» امکان پذیر نیست. بیش تر مردم  واژه «اشعۀ مرگ» را شنیده اند یا بالاتر از آن را در فیلم های اکشن به نام  «لیزر» دیده اند که چندین برابر درخشان تر از نور خورشید است. آن جا که قهرمان داستان هنگام حلّ مشکلات خطرناک باید از پرتوهای «اشعۀ مرگ» فرار کند. قدرت «اشعۀ مرگ» هم شگفت انگیز و هم ترسناک است، اما «اشعۀ مرگ» واقعاً چیست؟ چه تفاوتی میان اشعۀ معمولی و «اشعۀ مرگ» وجود دارد؟ «اشعۀ مرگ» مخفّف یک عبارت است که ابتدای هر یک از واژه هایش کلمه لیزر یا «اشعۀ مرگ» را می سازد. نام کامل لیزر: «تقویت نور ناشی از گسیل القایی» است. اما این مفهوم اندکی عجیب و ناآشنا به نظر می رسد. کشف علمی «اشعۀ مرگ» که به عنوان یک تکنولوژی در زندگی مدرن جا افتاده  لیزر(Laser) است و وسیله ای برای تولید پرتوهای نوری، پرتویی باریک و پرقدرت از نور تک رنگ که در اجسام مختلف نفوذ می کند و می تواند الماس را هم سوراخ کند و در پزشکی و صنعت کاربرد فراوان دارد. این اسبابی نوسان طبیعی اتم ها یا مولکول ها را در سطح های از انرژی برای تولید تابش الکترومغناطیسی در ناحیه های نورمریی، فرابنفش یا فرا قرمز طیف مورد بهره برداری قرار می دهد. این اشعۀ نورانی و پرقدرت که به‌وسیلۀ دستگاهی اتمی تولید می‌شود و در پزشکی، صنعت و امور نظامی از آن استفاده می‌کنند، «اشعۀ مرگ» یا اشعۀ لیزر است. واژه لیزر(Laser) سرواژه‌ی عبارت:

«Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation»

به معنی «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» است. لیزر ابزاری است که نور را به صورت پرتوهای موازی بسیار باریکی که طول موج مشخصی دارند ساطع می‌کنند. این دستگاه از ماده‌ای جمع کننده یا فعال کنده نور تشکیل شده که درون محفظه تشدید نور قرار دارد. این ماده پرتو نور را که به وسیله یک منبع انرزی بیرونی (از نوع الکتریسیته یا نور) به وجود آمده، تقویت می‌کند. نخستین بار طرح اولیه لیزر(میزر) را انیشتن داد. کار لیزر به این گونه‌است که با تابش یک فوتون به یک ذره (اتم یا مولکول یا یون) برانگیخته، یک فوتون دیگر نیز آزاد می‌شود که این دو فوتون با هم، هم فرکانس هستند. با ادامه این روند شمار فوتون‌ها افزایش می‌یابد که می‌توانند باریکه‌ای از فوتون‌ها را به وجود بیاورند. لیزر این نور شگفت از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نور عادی ندارد و خواص فیزیکی لیزر، آن را از نورهای ایجاد شده از دیگر منابع متمایز می‌سازد. از نخستین روزهای تکنولوژی لیزر، به خواص ویژه آن پی برده شد. و ما بطور گزینشی به این خواص از ماهیت فرآیند لیزر می‌پردازیم که خود این خواص بستری عظیم برای کاربردهای وسیع این پدیده در علوم گوناگون به ویژه صنعت و پزشکی ایجاد کرده‌است. پیشرفت دانش بدون تکنولوژی لیزر امکان پذیر نیست. شاید مهم‌ترین بخش فیزیک اتمی، بحث فیزیک لیزر باشد. با دادن انرژی به الکترون‌های یک اتم می‌توان آن ها را به مدارهای بالاتر برد. اما این خانه جدید برای الکترون‌ها جایگاه چندان پایداری نیست و الکترون‌ها ترجیح می‌دهند با پس دادن انرژی به مدار اصلی خود برگردند. این انرژی به صورت یک فوتون با فرکانس مشخص آزاد می‌شود. یعنی یک واحد انرژی. نور از همین فوتون‌ها ساخته می‌شود. پس اگر با تعداد زیادی از اتم‌ها هم زمان این کار را انجام دهیم، می‌توانیم پرتو نوری تک فرکانس ایجاد کنیم. علاوه بر این که با روش ها و دقت‌هایی می‌توان پرتوهای هم فاز تولید کرد. این پدیده اساس تولید پرتوهای لیزر است. ویژگی های منحصربفرد لیزر آن را از نورهای دیگر متمایز می‌سازد که در هیچ منبع نور دیگری یافت نمی‌شود. لیزر ۴ویژگی دارد:

  1. تک رنگی
  2. همدوسی
  3. واگرایی کم
  4. موازی بودن پرتو

تاریخچه: پیش نهاد استفاده از گسیل القایی از یک سامانه با جمعیت وارون برای تقویت امواج میکروویو به طور مستقل را وبر، جوردون، زیگر، باسو، تانز و پروخورو دادند. نخستین استفاده عملی از چنین تقویت کننده‌هایی توسط گروه جوردون، زیگر و تاونز در دانشگاه کالیفرنیا انجام شد. مبانی نظری لیزر را آلبرت انیشتین در ۱۹۱۶ میلادی طی مقاله‌ای مطرح کرد ولی سال‌های نسبتاً زیادی طول کشید تا صنعت و فناوری امکان ساخت نخستین لیزر را فراهم کند. چارلز تاونز در ۱۹۵۳ میزر را اختراع کرد و خواست آزمایش‌های خود را حول جایگزینی نور مرئی به جای فروسرخ ادامه دهد و هم‌زمان این امر میان آزمایشگاه‌های گوناگون در سراسر جهان به عنوان رقابتی جدی در نظر گرفته شد. نخستین میزر با استفاده از گذار میکروویو در مولکول‌های آمونیاک ساخته شد. در ۱۹۵۸ نخستین بار پیشنهاد فعالیت میزر در فرکانس‌های نوری در مقاله‌ای توسط اسکاولو و تاونز داده شد. عبارت لیزر در همان زمان در مقاله‌ای از «گوردون هولد»، دانشجوی دکترای دانشگاه کلمبیا، پیشنهاد شد و تئودور میمن(Theodore H.Maiman) لیزر پالسی یاقوت را در ۱۹۶۰ساخت. نخستین لیزر گازی را نیز علی جوان فیزیکدان ایرانی در ۱۹۶۱با استفاده از هلیوم و نئون ساخت. در ۱۹۶۲نیز پیش نهاد لیزرهای نیمه‌هادی مطرح گردید.از سال ۱۹۶۶ لیزر نیم‌رسانا در مخابرات نوری در ژاپن و آمریکا مورد توجه قرار گرفت و نسبت به امکان مد گردانی مستقیم آن تا فرکانس‌های بسیار زیاد شناخت حاصل شده‌است.

سیر تحول و رشد: با پیشرفت روزافزون مکانیک کوانتومی و جنبه‌های ذره‌ای نور و تولید آینه‌هایی با توان بالا دانشمندان لیزرهایی را با توان خروجی بهتر (لیزرهای توان بالا) و همدوسی بالاتر ساخته شدند.اختراع لیزر به سال ۱۹۵۸ با نشر مقالات علمی در رابطه با میزر پرتو فروسرخ و نوری برمی‌گردد. نشر مقالات یاد شده سبب افزایش تحقیقات علمی توسط دانشمندان در سراسر جهان گردید. در بخش ارتباطات نیز کارشناسان توانایی لیزر را که جایگزین ارسال یا مخابره الکتریکی شود، تأیید نمودند. اما این که چگونه پالس ها را مخابره نمایند، مشکلات زیادی را بوجود آورد. در ۱۹۶۰دانشمندان پالس نور را مخابره نمودند، سپس از لیزر استفاده کردند. لیزر نور زیادی را تولید کرد که بیش از میلیون‌ها بار روشن تر از نور خورشید بود. پرتو لیزر می‌تواند خیلی تحت تأثیر شرایط جوی مانند بارندگی، مه، ابرهای کم ارتفاع، چیزهای موجود در آزمایش‌های مربوط به هوا مانند پرندگان قرار گیرد.دانشمندان نیز طرح‌های نویی را جهت حمایت نور از برخورد با موانع را پیشنهاد نمودند. قبل از این که لیزر بتواند سیگنال‌های تلفن را ارسال کند. اختراع مهم دیگر موج‌بر فیبر نوری بود که شرکت های مخابراتی برای ارسال صدا، اطلاعات و تصویر از آن استفاده می‌کنند. امروزه ارتباطات الکترونیکی بر پایه فوتون ها استوار می‌باشد. تکنولوژی تسهیم طول موج یا رنگ های گوناگون نوری برای ارسال تریلیون بیت فیبر نوری استفاده می‌کند.

عناصر اساسی لیزر: ابزار لیزر یک نوسانگر اپتیکی است که باریکهٔ بسیار موازی شدهٔ شدیدی از تابش همدوس را گسیل می‌کند و از سه بخش ساخته شده‌است:

  • محیط تقویت کننده
  • کاواک اپتیکی یا تشدیدگر
  • چشمهٔ انرژی خارجی یا دمنده

کاربردهای لیزر: امروزه به طور نسبی همه لیزر و موارد کاربرد آن را می‌دانند. در تمام دنیا استفاده از لیزر و مشتقات آن به طور شگفت انگیزی افزایش داشته است. هر کس خالی داشته باشد که آن را مزاحم بداند به سراغ لیزر می‌رود. بنابراین بررسی علمی این موضوع مفید و لازم به نظر می‌آید. البته نور و طیف آن می‌تواند اثرات مفید و مضر برای بدن و پوست ایجاد کند. اثرات نور بنفش نقش تعیین کننده و مفیدی بر تغذیه و متابولیسم سلولی ایفا می‌کند. اینگونه اثرات سلامت بخش و مفید نور از زمان های کهن نیز برای انسان تا حدود زیادی روشن بوده است. فیزیک و شیمی. زیست شناسی و پزشکی: چاقوی لیزری، مته لیزری، فیزیوتراپی و … . روشی برای درمان موهای زاید. صنایع نظامی: ردیاب لیزری، تفنگ لیزری و …  . صنعت: جوشکاری لیزری، برش‌های لیزری، برش الماس، مسافت یاب لیزری، صنایع ساختمانی. هم جوشی هسته‌ای. ارتباطات نوری. فرآوری اطلاعات نوری و ضبط آن ها. فرآوری مواد. تمام نگاری (هولوگرافی). اندازه‌گیری و بازرسی. آزمایشگاهی و پژوهشی: اندازه گیری، سنتز مواد و … . پس از این که لیزر دی‌اکسید کربن در ۱۹۶۴ اختراع شد کاربرد لیزر در زمینه‌های پزشکی افزایش یافت و برای جراحان ممکن شد تا بجای چاقوهای جراحی از فوتون استفاده کنند. امروزه لیزر می‌تواند وارد بدن شود و اعمال جراحی را نیز انجام دهد.

ر ک به:

  1. علم
  2. دانش
  3. ماکروفر
  4. مايکروويو
  5. امواج موبایل

منابع:

  1. ویکی پدیا
  2. لیزر چیست؟
  3. بنیاد علمی آموزشی قلم چی
  4. «کاربرد لیزر»، مؤلف: محمد طاها ترکمان، فروردین۱۳۹۱

باکس شناور "همچنین ببنید"

پنجره …

پنجره …

حضرت موسی(ع)، درویش بینوا و تهیدستی را دید از برهنگی به ریگ اندر شده. گفت: …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دو − یک =