لیزر موهای زائد از موضوعاتی است که امروزه بسیار مورد توجه و استقبال قرار گرفته است. دانستن نحوه عملکرد تکنولوژی لیزر، همیشه برای بسیاری از افراد جذاب بوده و همیشه به دنبال کسب اطلاعات به روزتر و کاملتر از آن هستند و همچنین برای کسانی که ذهن پرسش گری دارند و می خواهند بدانند عملکرد لیزر چگونه است. قصد داریم در این مقاله به صورت کاملا به چگونگی عمل دستگاه های لیزر و لیزر موهای زائد از ابتدا تا کنون و سیر تکاملی آن ها را بررسی کنیم.
عملکرد لیزر موهای زائد چگونه است؟
کلمه لیزر از ابتدای پنج کلمه انگلیسی تشکیل شده است. در این کلمات موردی که بیش از همه مورد نظر بحث و صحبت ما است Stimulated Emissionof به معنی گسیل القایی است. یکی از بزرگترین تفاوت های نور مرئی و اشعه لیزر در همین مورد است. عملکرد لیزر موهای زائد بر اساس همین پنج کلمه شکل گرفته که در ادامه به طور کامل آن ها را می شناسیم.
Light Amplificationby Stimulated Emissionof Radition
اما ایده ساخت چنین تکنولوژی، ریشه در چه زمانی دارد؟ در سال1917 اولین بار آلبرت انیشتین مقاله ای در این مورد منتشر کرد. او بر این عقیده بود که می توان با رعایت یک سری از قوانین فیزیک، نور خارج شده را کنترل کرده و اشعه ای قدرتمند از آن ساخت. اشعه که امروزه ما آن را به عنوان لیزر می شناسیم و در بسیاری از صنایع پزشکی، نظامی و… در کنار ما قرار دارد.
تئوری این ایده در سال 1917 کامل بود اما مشکل اصلی، ساخت چنین دستگاهی بود. به علت پیچیدگی مراحل ساخت و نبود تکنولوژی کافی امکان ساخت آن وجود نداشت. به طور تقریبی 40 سال حد فاصل ایده انیشتین و ساخت اولین دستگاه توسط میمن در سال 1960 بود. این مورد خود گواه آن است که تبدیل ایده به دستگاه فیزیکی لیزر تا چه اندازه پیچیده و سخت بوده و هست.
در سال 1961 به فاصله کمتر از یک سال از اختراع بزرگ میمن استاد علی جوان از مفاخر ایران، دستگاه لیزر هلیوم، نئون را با طول موج 632/98 نانومتر برای اولین بار اختراع کردند. این فاصله زمانی کوتاه باعث شد که مقاله ایشان در لیست جایزه نوبل قرار نگیرد و جایزه نوبل فیزیک سال 1960 به میمن برسد.
مشخصه های نور شامل چه موارد هستند؟
یکی از مهمترین مشخصه های تمام نورها، طول موج آن است. اما در ابتدا بهتر است به این موضوع اشاره کنیم که {طول موج چیست؟} نور شامل پالس های انرژی است؛ به فاصله بین دو قله از این پالس ها طول موج گفته می شود که با نشان لاندا (λ) آن را میشناسیم.
طول موج با توجه به کوتاهی و بلندی به گروه های مختلف تقسیم بندی می شود که در ادامه به شناخت آن ها می پردازیم:
- امواج رادیویی (با طول موج 103): دارای بلندترین طول موج در این دسته بندی که در ابعاد ساختمان های بلند مقایسه شده و با واحد متر اندازه گیری می شود.
- امواج مایکروویو (با طول موج 2-10): در ابعاد انسان ها قیاس شده و با واحد سانتی متر اندازه گیری می شود.
- امواج اینفرارد (با طول موج 5-10): در ابعاد سوزن مقایسه می شود.
- امواج مرئی یا قابل دیدن (با طول موج 6-10*5): با ابعاد سلول ها و یاخته های زیستی مقایسه شده و با واحد نانومتر اندازه گیری می شود.
- UV یا ماورا (با طول موج 8-10): در ابعاد مولکول ها مقایسه می شوند.
- امواج X-Ray (با طول موج 10-10): در ابعاد اتم ها و انگستروم بیان شده، در رادیولوژی استفاده شده و با واحد پیکومتر اندازه گیری می شود.
- امواج گاما (با طول موج 12-10): اشعه های کیهانی تا امروز بدون کاربرد بوده و جنبه ی تحقیقاتی دارند.
حال که متوجه شدیم دسته بندی طول موج ها از چه قرار است بر میگردیم به بحث لیزر ها؛ همانطور که گفته شد محدوده نور مرئی که انسان می تواند با چشم غیر مسلح آن را ببیند بین 400 تا 750 نانومتر است. نکته حائز اهمیت این مورد است طول موج برای لیزر مانند اثرانگشت برای انسان است. به این معنی که هیچگاه نمیتوان دو لیزر متفاوت را با طول موج برابر یافت. هر دستگاه، طول موجی مختص به خود داشته و با توجه به خصوصیات آن طول موج، عملکردی اختصاصی دارد. در مقالات بعد به طور مفصل در مورد آن ها صحبت خواهیم کرد.
تفاوت نور لیزر با نور معمولی در چیست؟
تفاوت نور لیزر با نور معمولی یکی دیگر از مواردی است که برای بسیاری از کاربران جای سوال دارد. چگونه نور عادی تنها نور و گرما دارد ولی نور لیزر می تواند مصارف پزشکی، صنعتی و… فراوان داشته باشد. چهار مورد این دو نور را از هم مستثنی میکند:
- نور لیزر تک رنگ است در صورتی که نور مرئی اینگونه نبوده و تشکیل شده از نور های مختلف است. (Monochrome)
- نور لیزر کوهرنت است به این معنی که تمام فوتون های آن مانند یک گروهان نظامی متحد،هم دوست و هماهنگ هستند؛ برخلاف نور مرئی که غیر هم دوست بوده و هر فوتون مستقل عمل می کند. می توان برای نور مرئی مثال یک متروی شلوغ را در نظر گرفت که هر کس به جهتی در حال حرکت است و هیچ هماهنگی وجود ندارد. (Coherent)
- نور لیزر همگرا و در اصطلاح (Divergent) بوده و نور مرئی واگرا و (Collimated) است.
- نتیجه سه دلیل قبلی باعث می شود که قدرت و تاثیرگذاری نور لیزر به هیچ عنوان قابل مقایسه با نور مرئی نباشد. تک رنگ بودن، کوهرنت و همگرا بودن باعث قدرت نفوذ و تاثیر گذاری بسیار بالاتر این نور می شود. (Intensity)
نور لیزر چگونه تولید می شود؟
مانند چرخش کره زمین به دور خورشید، الکترون ها نیز به دور هسته خود در حال گردش هستند. ساز و کار نور مرئی بدین شکل است که فوتون (انرژی) به آن تابانده شده و باعث تحریک الکترون مورد نظر می شود. این تحریک باعث می شود تا به لایه بالاتر برود اما به علت ناپایدار بودن با دفع فوتونی که آن را تحریک کرده به لایه پایین بر می گردد. این فوتون دفع شده همان اتفاقی است که ما تحت عنوان نور و گرما از نور حس می کنیم.
اما لیزر اینگونه عمل نمی کند؛ هنگامی که تحریک شکل گرفته و الکترون در لایه بالاتر قرار گرفته است، پیش از آنکه آن را دفع کند و به لایه پایین بازگردد، فوتون دیگری به آن تابانده می شود. با این عمل، دو فوتون هم دوست آزاد می شوند و لیزر شکل می گیرد.
اما نکته مهم در این قسمت چیست؟ مدت زمانی که فوتون نا پایدار باقی می ماند، چیزی در حدود نانو ثانیه و یک میلیاردیم ثانیه است. این تنها فرصتی است که برای تاباندن فوتون دوم داریم. قبل توضیح دادیم که تقریبا 40 سال زمان برد تا ایده لیزر به ساخت آن منجر شود. این مورد بزرگترین سد ساخت این تکنولوژی بود که در نهایت ابداع تکنولوژی جدید و معادلات فیزیک کوانتوم به حل این مسئله کمک کرد.
نکته دیگر این است که در صورت موفقیت در تاباندن فوتون دوم در حد فاصل مورد نظر، گسیل القایی شکل گرفته و فوتون اول و دوم یکسان خواهند بود. و درصورتی که موفق نشویم، گسیل خود به خودی اتفاق افتاده که همان نور مرئی است که در طول روز با آن سر و کار داریم.
نظر شما چیست؟ آیا سختی کار ساخت لیزر تنها همین مورد بوده یا موارد دیگری نیز دخیل بوده اند؟
