جامعة الملك فهد للبترول والمعادن كلية العلوم/ قسم الفيزياء مقدمة في الليزر و تطبيقاته د. زين بن حسن يماني

مقدمة في تطبيقات الليزر ما معنى كلمة ليزر؟ متى اخترع الليزر؟ ما قدراته؟ ما تطبيقاته؟

بعض المفاهيم الفيزيائيّة المتعلّقة بسلوك الضوء : الضوء له صفات جسيميّة و له صفات موجيّة. أسرع ما ينتقل في الفراغ: 300000 كلم/ثانية يسير في خطوط مستقيمة (باستثناء الحيود و النظرية النسبية العامّة) ما العلاقة بين سرعة الضوء و تردد الموجة؟ ما الطول الموجي للضوء المرئي؟ هل تستطيع تصوّر هذه المسافة؟ 3 10^8 m/s; go to the moon and back in ~2.5 s. c = lambda neuw Visible light ~400 – 700 nm Maybe show them an XTEM picture of atoms??!! 462 terahertz -> 2.2 fs, ~ 650 nm, red light.

عرض لأساسيّات عمل الليزر LASER: Light Amplification by Stimulation Emission Radiation مصدر طاقة (ضوئيّة أو غيرها) مادة ليزرة (كالياقوت مثلاً) شعاع الليزر مرآة عاكسة مرآة شبه عاكسة كان اختراع الليزر حوالي عام 1958 م

فكرة الانقلاب و الاشعاع المُحفَّز توزيع مجالات الطاقة في الليزر البسيط (ذو الثلاث درجات) click here

بماذا يتميّز ضوء الليزر عن ضوء اللمبة (مثلاً)؟ بماذا يتميّز ضوء الليزر عن ضوء اللمبة (مثلاً)؟ High focusing (part of a micron!) Extremely high peak power (10^13 watt; give an example). Long range (reflect off mirrors on the moon). Very short (femtosecond) pulses to study very short processes. Spectrally clean (to study specific transitions). All these properties introduced applications in: wind flow velocity measurements, vaporizing material, cutting, bar code scanning, surveying instruments, printers, scanners, CD&DVD, medicine, guiding missiles, fusion. ما لون ضوء الليزر؟

ما هي خواصّ الليزر؟ 1- أحاديّة اللون (monochromaticity) 2- تواكب الموجات مكانيّا و زمانيّا (coherence) 3- شديدة التوجّه و عدم الانفراج (directionality) 4- امكانيّة الومضات الضوئيّة القصيرة و المتكررة

ماذا نعني بأحادية اللون؟ أسئلة: ماذا نعني بأحادية اللون؟ هل ضوء الليزر مستقطب؟ كيف نحدث الاستقطاب في الضوء؟ كيف يفيد ال Fabry-Perot interferometer في قياس (فرق) تردد الضوء؟ It depends. Polarization in general is done by: 1- selective absorption, 2- by reflection (n2/n1 = tan theta-pee) where theta-pee is called Brewster’s angle [note: it’s a function of wavelength, in general!], 3- double refraction, 4- scattering.

تصنيف الليزر: استمراريّة الاشعاع: مستمر (continuous) أو متقطع (pulsed) أيهما أحسن: المتقطع أم المستمر؟ كيف نحدث الومضات؟

تصنيف الليزر: تردد الاشعاع: الضوء المرئي، الأشعة فوق البنفسجيّة، الأشعة تحت الحمراء، ليزر أشعة اكس أيها أحسن؟ ما هي التطبيقات للأنواع المختلفة؟

تصنيف الليزر: نوع مادة الليزرة: غاز (gas)، صلب (solid state)، مادة شبه موصلة (semiconductor)، أصباغ (dye)، ... الخ. أيها أحسن؟ ما أنواع مصادر الطاقة في الليزر؟

تطبيقات الليزر