فصل الليزر للثانوية العامة قابلة للتعديل

فصل الليزر للثانوية العامة قابلة للتعديل

فصل الليزر للثانوية العامة قابلة للتعديل

يمكنك تنزيل ملف ورد من نهاية الصفحة

 E معني كلمة ليزر : Laser تمثل الحروف الأولي من كلمات جملة تعني ( تضخيم وتكبير شدة الضوء بواسطة الانبعاث الإشعاعي المستحث ) .

  E تاريخ اكتشاف أشعة الليزر :

(1)     تمكن العالم الأمريكي ميمان من صناعة أول جهاز ليزر بواسطة بللورة من الياقوت المطعم بالكروم فانبعث من البللورة ومضات من الأشعة ولا تفقد شدتها مع زيادة البعد عن المصدر إلا ببطء شديد .

(2)     بعد ذلك بعدة شهور أمكن تركيب الليزر الغازي مثل ليزر الهيليوم – نيون .

(3)     توالي بعد ذلك تركيب أنواع مختلفة من الليزر .

  E أهمية الليزر : اكتشاف الليزر ترك أثرا كبيرا في جميع مجالات وتطبيقات أفرع العلم المختلفة ، فقد شملت تطبيقاته :

(1) علم البصريات وعلم الفيزياء عامة .

(2) سائر أفرع العلوم الأساسية وهي الكيمياء والبيولوجيا والجيولوجيا .

(3) أفرع العلوم التطبيقية مثل الطب والهندسة وخاصة الاتصالات .     

الانبعاث التلقائي والانبعاث المستحث

{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{

q الحالة العادية للذرة :

(1)     تتكون الذرة من نواة موجبة الشحنة يدور حولها إلكترون أو أكثر في عدد من الأغلفة المحددة تسمي (مستويات الطاقة ) أو ( مناسيب الطاقة ) .

(2)     إذا أخذنا ذرة الهيدروجين كمثال فإن الإلكترون يدور في مستوي الطاقة الأقرب إلي النواة والذي يسمي (المستوي الأرضي ) ويرمز لطاقته بالرمز E₁ والزمن الذي يمضيه الإلكترون في هذا المستوي غير محدد .

(3)     تكون الذرة في هذه الحالة مستقرة أي أنها توجد في حالتها العادية .

q الذرة المثارة :

(1)  إذا قذفنا ذرة في حالتها العادية بفوتون طاقته E₂ – E₁ فإن الإلكترون يمتص هذا القدر من الطاقة وينتقل من المستوي الأرضي إلي المستوي الأعلي الذي يليه والذي طاقته E₂ وتسمي هذه العملية (إثارة الذرة إلي المستوي E₂) .

(2)  تسمي مستويات الطاقة التي تلي المستوي الأرضي (مستويات إثارة الذرة ) ويرمز لطاقتها بالرموز E₄,E₃,E₂.

(3)  تبقي الذرة مثارة لفترة محددة من الزمن حوالي 10^-8Sتسمي فترة العمر أي أن لكل مستوي إثارة عمر زمني معين .

(4)  تتميز بعض مستويات (مناسيب) الإثارة بأن لها فترة عمر أطول وتسمي مستويات شبه مستقرة .

q إثارة الذرة :

(1)          يسمي منسوب الطاقة القريب من نواة الذرة E₁ (المنسوب الأرضي ) بينما تسمي مناسيب الطاقة التالية (مناسيب الإثارة ) .

(2)          إذا قذفنا ذرة في حالتها العادية بفوتون طاقته hυ وكانت طاقة هذا الفوتون مساوية الفرق في الطاقة بين المنسوبين E₂,E₁ أي أن hυ = E₂ – E₁ فإن الذرة تمتص هذا القدر من الطاقة وينتقل الإلكترون من المنسوب الأدني E₁ إلي المنسوب الأعلي E₂ وتصبح الذرة مثارة .

q صدور إشعاع من الذرة :

    عند انتقال الإلكترون في الذرة المثارة من المنسوب الأعلي E₂ إلي المنسوب الأدني E₁ فإن الذرة تطلق قدرا من الطاقة ΔE = E₂ – E₁ يكون علي هيئة كم ضوئي (فوتون) طاقته hυ وتردده υ ، ويكون :

hυ = E₂ – E₁   :. υ =

-        ملاحظة : الوضع الشائع في الظروف المعتادة أن الذرات المثارة تميل إلي الاستقرار بعد انقضاء فترة العمر لإثارتها ويتم ذلك بأن ينتقل الألكترون من المنسوب الأعلي إلي المنسوب الأرضي.

{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{

q أنواع الانبعاث الصادر من ذرة مثارة :

    بين أينشتين أن الانبعاث يتم بإحدي طريقيتن هما :

-        أولا : الانبعاث التلقائي :

(أ‌)    اذا كان لدينا ذرة مثارة فإنها بعد انقضاء فترة العمر لإثارتها ينتقل الإلكترون من المنسوب الأعلي E₂ إلي المنسوب الأدني E₁ تلقائيا دون تدخل خارجي وينطلق من الذرة قدرا من الطاقة علي هيئة فوتون طاقته hυ = E₂ – E₁ .

(ب‌)               يكون للفوتون المنبعث نفس تردد الفوتون الذي سبب الإثارة ، أما الاتجاه والطور فهما عشوائيان .

(ج)    يسمي الانبعاث المصاحب (الانبعاث التلقائي) .

(د)    الانبعاث التلقائي يحدث في جميع المصادر الضوئية المألوفة مثل مصباح بخار الصوديوم أو بخار الزئبق أو النيون ، وفي كل منها تحدث ملايين الانتقالات التلقائية ونتيجة لذلك ينبعث ضوء تكون فوتوناته غير مترابطة .

E الانبعاث التلقائي : هو انطلاق فوتونات من ذرة مثارة عند انتقالها من مستوي طاقة عالي إلي مستوي طاقة أقل تلقائيا بعد انتهاء فترة العمر دون تدخل خارجي .

-        ثانيا : الانبعاث المستحث :

(أ‌)      عندما يمر فوتون طاقته hυ = E₂ – E₁ بذرة مثارة أصلا ولم تنقضي فترة العمر لإثارتها فإن الذرة لا تمتص طاقة الفوتون بل ينبعث منها فوتونان :

(1)          الفوتون الأصلي الساقط hυ .

(2)          الفوتون الذي كان مسببا لإثارتها .

(ب‌)        يكون الفوتونان المنبعثان لهما نفس التردد والطور فيتولد شعاع قوي بالغ الشدة ويسمي الانبعاث المصاحب (الانبعاث المستحث) .

(ج)  الانبعاث المستحث يتطلب :

      (1) وجود ذرة مثارة .

      (2) مرور فوتون بالذرة المثارة قبل انقضاء فترة العمر لإثارتها .

E الانبعاث المستحث : هو انطلاق إشعاع من ذرة مثارة نتيجة اصطدامها بفوتون أخر خارجي له نفس طاقة الفوتون المسبب لإثارتها

فصل الليزر للثانوية العامة قابلة للتعديل