Payment24

در اين بخش مي‌توانيد در مورد فیزیک نسبیت و فیزیک کوانتوم و ... به بحث بپردازيد

-



no avatar
پست ها

5140

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 2 مرتبه
تاريخ عضويت

پنج شنبه 25 خرداد 1385 15:47

آرشيو سپاس: 4023 مرتبه در 1451 پست

سرعت نور ثابت نيست

توسط ganjineh » پنج شنبه 27 مهر 1385 07:05

تئوري جديدي كه دانشمندان استراليايي مطرح كرده*اند و سرعت نور را ثابت نمي*دانند مهمترين تئوري فيزيك نوين يعني نسبيت انيشتين را از اريكه قدرت به پايين مي**كشد.

تيم فيزيك*دانان دانشگاه مك كواري سيدني در استراليا به رياست پال ديويز Paul Davies احتمال آن كه سرعت نور طي ميلياردها سال كندتر شده باشد را مطرح ساخته*اند. در اين صورت فيزيكدانان بايد در مورد بسيار از فرضيه*ها و تئوريهاي پايه بويژه در مورد قوانين حاكم بر عالم تجديد نظر كنند. ديويز در مصاحبه با رويتر گفت: «معني اين تئوري جديد آن است كه بايد از خير تئوري نسبيت و فرمول E=mc2 و اين جور چيزها بگذريم البته نه به اين معني كه كتابها را در اين مورد دور بيندازيم؛ هميشه تحولات علمي تئوريهاي قديمي*تر را در خود هضم مي**كند*».

نتايج تحقيقات اين تيم در مجله نيچر Nature به چاپ رسيده است. جان وب اختر شناس دانشگاه نيوساوث ويلز با ارائه تئوري خود براساس شواهدي كه به دست آمده است ادعا مي**كند كه سرعت نور مي**تواند ثابت نباشد، كه اين موضوع معماي لاينحلي را پيش روي فيزيكدانان و اخترشناسان قرار داده است. براساس يافته*هاي وب، نوري كه از كوثر- Quasar شي*ء شبيه به ستاره در آسمان - در طي دوازده ميليارد سال سفر خود تا رسيدن به زمين فوتونهايي از سحابي بين ستاره*اي دريافت كرده است كه با فوتونهايي كه تاكنون مي**شناختيم تفاوت دارد.

ديويز در توضيح يافته*هاي وب مي**گويد: مشاهدات وب به معني آن است كه ساختار اتمهايي كه از نور كوثر ساطع مي**شود تفاوت بسيار جزيي اما با اهميت ساختار اتمهاي انسان دارد. دليل اين تفاوت فقط مي**تواند از دو چيز ناشي شود: يا بخاطر سرعت نور و يا بخاطر تخليه الكتروني (Electron Charge)؛ از سويي دو قانون در قوانين فيزيك كيهاني مطرح است كه سالهاست مورد پرسش قرار گرفته است.

براساس اين دو قانون نه تخليه الكتروني و نه سرعت نور قابل تغيير نيستند. اما بايد براي مشاهدات وب توضيحي داد: يا اين مشاهدات اشتباه است و يا يكي از دو قانون ثبات سرعت نور و يا تخليه الكتروني قابل تكيه نيست. تيم ديويز بنا را براين گذاشتند كه مشاهدات وب درست بوده و يكي از اين دو قانون ممكن است آنطور كه تصور مي**شد غيرقابل تغيير نباشد.

به اين ترتيب اين تيم به مطالعه سياه چاله*ها روي آوردند سياه چاله*ها توده*هاي عظيم و اسرارآميزي هستند كه ماده را مي**بلعند و حتي نور نيز از چنگال اين مكنده در امان نيست. اگر قرار باشد به قانون دوم ترموديناميك- كه خود يك دگماتيسم ديگر در فيزيك است- اعتقاد داشته باشيم در اين صورت تغيير در قانون ثبات تخليه الكتروني قانون دوم ترموديناميك را در هم خواهد ريخت به همين دليل يك گزينه باقي ماند و آن بررسي امكان متغير بودن سرعت نور است.

گرچه هنوز مطالعات به اندازه كافي نيست و مشاهدات وب از نور كوثر براي درهم ريختن تئوري*هاي موجود كافي نيست اما مطالعه در اين زمينه از چندي پيش آغاز شده است. ا ز جمله مي**توان به مقاله*هايي كه در مجله Physical Review Letters منتشر شده مراجعه كرد و گرچه بسياري از وفاداران به تئوريهاي موجود سعي دارند مشاهدات وب و ديويز را اشتباه مشاهده*اي و اشتباه محاسباتي و آماري جلوه دهند، اما بحثي كه در اين زمينه آغاز شده است روز به روز دامنه*دارتر مي**شود و به همان اندازه*اي كه خود كيهان سئوالات لاينحل باقي گذاشته مشاهدات اخير نيز بسياري از تئوريها را به چالش كشانده است.

در اين وضعيت بايد روشن شود به چه چيزهايي از تئوري گذشته مي**توان تكيه كرد و بايد ديد تئوريهاي جديد از عهده پاسخگويي به بسياري از پرسشها بر مي**آيند يا خير. در واقع از نظر ديويز همان بلايي كه تئوري نسبيت انيشتين و فيزيك كوانتوم بر فيزيك قرن نوزدهم وارد آورد حالا خود شاهد آن خواهد بود كه تئوريهاي جديد پايه و اساس اين تئوريها را متزلزل خواهد كرد. حداقل دستاورد اين مشاهدات اين است كه در بررسي ساختار كيهان و اين كه از كجا نشأت گرفته و به كجا تكامل پيدا مي**كند يك گام رو به جلو برداشته شده است.

تئوري نسبيت مي**گويد كه سرعت هيچ چيز از نور فراتر نمي*رود (سرعت نور در خلأ، تقريباً000ر300 كيلومتر در ثانيه است). آرزوي انسان فراتر رفتن از اين سرعت است و اين آرزوها در فيلمهايي مثل "Star Trek" انعكاس يافته*اند. حتي اگر انسان ابزاري بسازد كه بتواند با سرعت نور حركت كند براي عبور از كهكشان راه شيري يكصدهزار سال وقت لازم است.

Old Moderator

Old Moderator



نماد کاربر
پست ها

1577

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 1 مرتبه
تاريخ عضويت

شنبه 11 شهریور 1385 14:24

آرشيو سپاس: 252 مرتبه در 138 پست

توسط Sardar » پنج شنبه 11 آبان 1385 23:38

بخش اول

مقدمه

نور ليزر نوع كاملاً جديدي از نور است؛ درخشان‌تر و شديدتر از هرچه كه در طبيعت يافت مي‌شود. مي‌توان نور ليزري آن‌چنان قوي توليد كرد كه هر ماده‌ي شناخته شده‌ي روي زمين را در كسري از ثانيه بخار كند. مي تواند سخترين فلزات را سوراخ كند يا به راحتي جسم سختي مثل الماس را سوراخ كند و از آن بگذرد.
برعكس، باريكه‌ي كم قدرت و فوق‌‌العاده دقيق انواع ديگر ليزر را مي‌توان براي انجام دادن كارهاي بسيار ظريف مثل جراحي روي چشم انسان به كار برد. نور ليزر را مي‌توان خيلي دقيق كنترل كرد و به صورت باريكه‌ي مداومي به نام موج پيوسته يا انفجارهاي سريعي به نام پالس درآورد.
اگرچه اصول بنيادي ليزر از 40 سال پيش شناخته شده بود، نمايش اولين ليزر، دريچه‌‌اي را به طرف يكي از هيجان انگيزترين و پردامنه‌ترين پيشرفت هاي تكنولوژي قرن بيستم گشود. در ظرف چند سال پس از نمايش اولين ليزر، انواع بسيار گوناگوني از ليزرها به صورت ابزارهاي عملي به صور گوناگون به كار گرفته شدند. ليزرها در تكنولوژي انقلابي جديد پديد آورده‌اند و تأ ثير آن‌ها بر زندگي ما در آينده نيز ادامه خواهد داشت.

امروزه گستره‌‌ي وسيعي از ليزرها در همه جا به كار گرفته شده‌اند. فروشگاه‌هاي بزرگ و بسياري از انبارهاي بزرگ خورده‌فروشي براي جستجوي خود‌به‌خود، ثبت قيمت‌‌ها و صورت‌برداري از اقلام خريداري شده، در قسمت حساب كننده از ليزر بهره مي‌گيرند. در دستگاه‌‌هاي ويدئويي از نور ليزر براي خواندن ديسك‌هاي ويدئويي و ايجاد تصوير متحرك همراه با صدا استفاده مي‌كنند. مقدار زيادي اطلاعات را روي ديسك‌‌هاي ليزري ثبت مي‌كنند تا بعداً روي صفحه‌ي كامپيوتر خوانده شوند يا توسط چاپگرهاي ليزري به شكل نسخه‌ي سخت روي كاغذ چاپ شوند.
در پزشكي نور ليزر به عنوان نوع جديدي چاقوي جراحي بدون خونريزي استفاده مي‌شوند و وقتي كه نسجي مثل قسمت معيوب كيسه‌ي صفرا در خلال جراحي برداشته مي‌شود، رگ‌هاي خوني بسته مي‌‌شوند. كارهاي دندانپزشكي با ليزر درد كمتري دارند و براي روكش و پل دندان از ليزرها استفاده مي‌شود.
در صنعت از ليزرها براي عمليات گرمايي فلزات، جوش دادن قسمت‌ها به يكديگر و وسايل هم‌ترازي دقيق استفاده مي‌شود. ليزرها را براي اندازه‌گيري دقيق فاصله‌هاي خيلي بزرگ و نيز فاصله‌هاي خيلي كوچك به كار مي‌برند. افزون بر اين‌ها ليزرها را همراه با تارهاي نوري، براي انتقال بهتر داده‌ها و بهبود ارتباط تلفني به كار مي‌گيرند. ليزرها در حال تغيير دادن نحوه‌ي پژوهش دانشمندان هستند. ليزرها مي‌توانند چشمه‌ي جديدي از قدرت الكتريكي بيافرينند، مشابه فرايندي كه در خورشيد براي توليد انرژي به وجود مي‌‌آيد.

لیزر  

ليزر مخفف عبارت Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation می‌‌باشد و به معنای تقويت نور توسط تشعشع تحريک شده است .ليزر وسيله‌ای برای تبديل نور معمولی به پرتوی باريک و متراکم است. دستگاه ليزر يک جريان الکتريکی را از ماده‌ای که می‌‌تواند جامد, مايع يا گاز باشد عبور می‌‌دهد. بعضی از اتم های ماده انرژی جذب می‌‌کنند و کوانتوم ساطع می‌‌کنند. اين امر موجب می‌‌شود که اتم های ديگر نيز کوانتوم ساتع کنند. اين کوانتوم ها (بسته‌های تشعشع) بين آينه هايی به عقب و جلو منعكس می‌‌شوند و نهايتاً به صورت نوری با يک طول موج واحد شليک می‌‌شوند. اولين ليزر جهان توسط « تئودور مايمن » اختراع گرديد كه در آن از ياقوت استفاده شده بود. . پس از دو سال آقای علی جوان دانشمند ایرانی برای نخستین بار لیزر گازی هلیوم- نئون (He-Ne) را ساخت.
نوع سوم و چهارم ليزرها که ليزرهای مايع و نيمه رسانا بودند اختراع شدند. در سال ۱۹۶۷ فرانسويان توسط اشعه ي ليزرِ ايستگاههایِ زمينيشان, دو ماهواره ي خود را در فضا تعقيب کردند, بدين ترتيب ليزر بسيار کار بردی به نظر آمد. نوری که توسط ليزر در يک سو گسيل می‌‌گردد بسيار پر انرژي و درخشنده است و قدرت نفوذ بالايی نيز دارد به طوري که در الماس فرو می‌‌رود.امروزه استفاده از ليزر در صنعت به عنوان جوش آورنده ي فلزات و چاقوی جراحی بدون درد در پزشکی بسيار متداول است.

ساختار لیزر

یک سیستم لیزری عموما از سه بخش عمده تشکیل شده است:


1) پمپ انرژی يا چشمه ي انرژی: که ممکن است اين پمپ اپتيکی يا شيميايی و يا حتی يک ليزر ديگر باشد.  

2) ماده ي پايه و فعال: که نام گذاری ليزر بواسطه ي ماده ي فعال صورت می‌‌گيرد.  

3) مشدّد کننده ي اپتيکی: كه شامل دو آينه ي بازتابنده ي کلی و جزئی می‌‌باشد.


یک منبع پمپی قسمتی است که انرژی لازم را برای سیستم لیزری فرآهم می‌کند. نمونه هایی از منابع پمپی شامل تخلیه کننده‌های الکتریکی، لامپهای درخشنده، لامپهای جرقه ای، نور لیزرهای دیگر، واکنشهای شیمیایی و حتی وسایل انفجاری میباشند. نوع منبع پمپ مورد استفاده اصولا بستگی به بستر تشدید کننده دارد و این بستر است که عموما تعیین می‌کند چه میزان انرژی بایستی به بستر منتقل شود. یک لیزر هلیوم- نئونی در مخلوط گاز هلیوم - نئون از تخلیهٔ الکتریکی استفاده می‌کند و لیزر یاقوتی از نوری که از لامپ درخشندهٔ زنونی ساطع شده متمرکز می‌شود و در آخر لیزرهای اگزایمر از یک واکنش شیمیایی استفاده می‌کنند.
بستر تشدید کننده عامل اصلی تعیین کنندهٔ طول موج در هنگام استفاده و خصوصیات دیگر لیزر می‌باشد. اگر نگوییم هزاران بستر مختلف، قطعا صدها بستر تشدید ساز مختلف وجود دارد که در آن کارایی مورد نظر بدست میآید. بستر تشدید کننده توسط یک منبع پمپ انرژی تحریک شده تا فراوانی معکوسی تولید کند و در ادامه بستر تشدید کننده بتواند انتشار خود به خود و تحریک شده‌ای از فوتونها را ایجاد کند که نهایتا باعث عمل تشدید نوری و یا ارتقاء نوری می‌شود.

نمونه هایی از بسترهای مختلف تشدید کننده شامل موارد زیر هستند:

مایعات مثل لیزرهای رنگی.

این مایعات عموما حلالهای شیمیایی آلی هستند. مواردی همچون متانول، اتانول، یا اتیل گلیکول که رنگهایی شیمیایی همچون کومارین یا رودامین و فلوئورسین به آنها افزوده می‌گردد. ساختار شیمیایی واقعی ملکولهای رنگ تعیین کنندهٔ طول موج بدست آمده از لیزرهای نوریست.

گازها

مثل دی اکسید کربن، آرگون، کریپتون و مخلوطی از هلیوم و نئون. این لیزرها اغلب از تخلیهٔ الکتریکی برای پمپ کردن استفاده می‌کنند.

جامدات

مثل کریستال ها یا شیشه ها. مواد جامد بکار گرفته شده معمولا با یک ناخالصی خاص مثل کروم، نئودیمیوم، اربیوم، یا یونها تیتانیوم ترکیب می‌گردند. مواد جامد بکار گرفته شده عموما یاقوتYAG، YLF، و یا یاقوت کبود و شیشه‌های سیلیکونی هستند. نمونه هایی از بسترهای لیزری جامد شامل Nd:YAG, Ti:sapphire,Cr:sapphire, Cr:LiSAF (chromium-doped lithium strontiumaluminium fluoride), Er:YLF and Nd:glass میباشند.
لیزرهای جامد عموما توسط لامپهای درخشان و یا نور لیزرهای دیگر پمپ میشوند. نیمه هادی ها، نوعی از جامدات هستند که در آنها حرکت الکترونها بین ماده با سطوح مختلف ناخالص ساز ها می‌تواند منجر به ایجاد عملکرد لیزر شود. لیزرهای نیمه هادی عموما بسیار کوچک هستند و می‌توانند با یک جریان سادهٔ الکتریکی پمپ شوند که این خصوصیت آنها، باعث ایجاد توانایی طراحی و ساخت ابزارهایی فراوان و همه جا در دسترسی همچون دستگاههای نمایش سی دی شده است.
تشدید کننده‌های نوری و یا حفره‌های نوری در ساده‌ترین شکل خود دو آینهٔ موازی هستند که در اطراف بستر تشدید کننده قرار میگیرند. نور ساطع شده از بستر توسط انتشار خود به خود تولید شده و توسط آینه هایی که آنرا به بستر باز می‌گردانند بازتابیده می‌شود. در اینجاست که این پرتو می‌تواند بازتابیده و یا تشدید شود. نور ممکن است از آینه ها بازتابیده شده و یا از بستر تشدید کننده بگذرد که در این حالت صدها بار بیشتر از زمانی که در حفره نوری بود می‌باشد. در لیزرهای پیچیده تر، تنظیم توسط 4 و یا تعداد بیشتری آینه باعث ایجاد حفره‌های مورد نظر می‌شود. طراحی و تنظیم آینه ها با توجه به بستر برای تعیین طول موج مورد نیاز و دیگر خصوصیات سیستم لیزری انجام میگیرد.
دیگر ابزارهای نوری همچون آینه‌های گردان، تعدیل کننده ها، ف_*ل_ن*__ر ها و جاذب ها ممکن است در تشدید کنندهٔ نوری لحاظ شوند تا بتوانند اثرات مختلف و کاملا اختصاصی ای بر روی تولید امواج نور لیزری بگذارند.
جنس امواج نور امواج نور از نوع امواج الکترومغناطيسی هستند که برای انتشار احتياجي به محيط مادی ندارند. يک موج الکترومغناطيسی ترکيبی از دو ميدان عمود بر همِ الکتريکی و مغناطيسی است .
خواص امواج الکترومغناطيسی نور:

1) نور در خلأ دارای سرعت ثابتِ 300000 (سيصد هزار) کيلومتر برساعت (بالاترين سرعت) است.

2) نورهای مختلف دارای طول موج های مختلف و شدت نور متفاوت هستند.

3) سرعت نور در محيط های شفافِ مختلف تغيير می‌‌کند.

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.

سازوکار لیزر
نخست لازم است تا به محیط فعال لیزری به نحوی انرژی داده شود. به این عمل پمپاژ لیزر می‌گویند. عمل پمپاژ به روشهای گوناگونی صورت می‌گیرد که می‌توان به پمپاژ نوری، پمپاژ الکتریکی، پمپاژ توسط لیزرهای دیگر (پمپاژ لیزری)و جز اینها نام برد.  

گونه‌های لیزر

لیزرها را براساس مواد لیزرزا به چند گروه زیر بخش بندی می‌کنند : لیزرهای جامد، لیزرهای گازی، لیزرهای مایع یا رزینه، لیزرهای الکترون آزاد و لیزرهای نیمه رسانا.
لیزرها را بر پایه خروجی آنها به دو دسته لیزرهای تپی و لیزرهای پیوسته کار تقسیم بندی می‌کنند. غالبا لیزرهای توان بالا را از نوع تپی (پالسی) میسازند.

دسته بندی

لیزرها بر اساس طول موج و حداکثر توان خروجیشان در رده‌های زیر طبقه بندی می‌گردند:

دستهٔ اول: اساسا بی خطر؛ هیچگونه احتمالی برای آسیب رساندن به چشم در این گروه وجود ندارد. این امر می‌تواند بدلیل توان خروجی محدود آنها( که حتی در تماسهای طولانی هم خطری را متوجه چشم شخص نمیکنند) باشد و یا به این دلیل باشد که محصور بودن آنها و عدم تماس در شرایط طبیعی کار بطور کلی احتمال خطر تماس را از بین میبرد مثل حالتی که در دستگاه‌های خواندن سی دی وجود دارد.
دستهٔ دوم: واکنش طبیعی یسته شدن چشمها از آسیب جلوگیری خواهد کرد و توان خروجی آنها حدود 1mW می‌باشد.
دستهٔ سوم اولیه: لیزرهایی که در این دسته قرار میگیرند بواسطهٔ بکار گرفته شدن در ابزاری که ممکن است باریکهٔ نور را تغییر دهند خطرناک در نظر گرفته میشوند. توان خروجی آنها 1-5mW می‌باشد. اغلب لیزرهای نقطه‌ای در این گروه قرار دارند.

دستهٔ سوم ثانویه: این دسته زمانی خطرناک محسوب میشوند که باریکه نور مربوط به لیزر مستقیما بدرون چشم تابیده ویا منعکس شود. این گروه مربوط به لیزرهایی می‌شود که قدرتی حدود 5-500mW دارند. انعکاسهایی که با پراکنده شدن باریکهٔ نوری همراه باشند بعنوان یک خطر جدی در نظر گرفته نمیشوند.

دستهٔ چهارم: لیزرهای این دسته بینهایت خطرناکند. حتی اگر انعکاس پراکنده شدهٔ آنها هم به پوست و یا چشم تابیده شود هم می‌تواند خطرناک باشد. لیزرهایی که توان بیش از 500mW و یا توانایی تولی امواج نوری داشته باشند در این دسته قرار میگیرند. اگرچه که شدت نور خروجی آنها ممکن است تنها چند برابر نور درخشان خورشید باشد ولی بایستی توجه داشت که این نور مستقیما بر نقطهٔ بسیار کوچکی متمرکز می‌گردد.

نیروهایی که برای لیزرهای بالا ذکر شد انواع معمول توانها میباشند. دسته بندی ما مستقل از طول موج و موجی و یا پیوسته بودن لیزر می‌باشد و تنها بر ایمنی تاکید دارد.

کاربردهای لیزر

1. کاربرد لیزر در پزشکی : چاقوی لیزری، مته لیزری و …  
2. کاربرد لیزر در صنعت : جوشکاری لیزری، برشهای لیزری، برش الماس، مسافت یاب لیزری و …  
3. کاربردهای نظامی : ردیاب لیزری، تفنگ لیزری و …


پايان بخش اول

گردآورنده و تدوين کننده گان :

دوستي - زرين پور
هیهات منا الذلة

Old Moderator

Old Moderator



نماد کاربر
پست ها

1577

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 1 مرتبه
تاريخ عضويت

شنبه 11 شهریور 1385 14:24

آرشيو سپاس: 252 مرتبه در 138 پست

توسط Sardar » پنج شنبه 11 آبان 1385 23:39

بخش دوم

نگاهی اجمالی به کاربرد های لیزر در زندگی

امروزه ليزر کاربردهای بی شماری دارد که همه ي زمينه‌های مختلف علمی و فنی، فيزيک، شيمی، زيست شناسی، الكترونيك و پزشکی را شامل می‌‌شود. همه ي اين کاربردها نتيجه ي مستقيم همان ويژگی های خاص نور ليزر است. امروزه بطور نسبی همه لیزر و موارد کاربرد آن را می‌دانند. در تمام دنیا استفاده از لیزر و مشتقات آن بطور 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 زمانهای کهن نیز برای انسان تا حدود زیادی روشن بوده است.  
بر اساس شواهد و مدارک موجود یونانیها و رومیها هر دو از اثرات مفید و درمانی نور بطور تجربی اطلاع داشته و از آن در درمانهای مختلف بهره می‌جستند. در اوایل سال 1903 دانشمندان اثرات درمانی نور را در شکلی علمی مطرح نمودند و در همین سالها یک فیزیکدان بنام Nife finsen Ryberg بخاطر کشفها و تحقیقاتش روی قابلیتهای درمانی اشعه‌های ناشی از طیفهای مختلف نور موفق به دریافت جایزه نوبل گردید. او دستگاهی را اختراع کرد که طول موجهای مختلف نور خورشید را مجزا نموده و آنها را در مسیرهای معین هدایت می‌نمود.  

کاربردهای نظامی ليزر

کاربردهای نظامی ليزر هميـشه عمـده ترين کـاربردهای آن بوده است. مهمترين کاربردهای نظامی ليزر عبارت اند از:

الف) فاصله ياب های ليزري
ب) علامت گذارهای ليزری
ج) سلاح های هدايت انرژي

الف) فاصله ياب هاي ليزری:

فاصله ياب ليزری مبتنی بر همان اصولی است که در رادارهای معمولی از آن ها استفاده می‌‌شود. يک تپ کوتاه ليزری (معمولا با زمان 10 تا 20 نانوثانيه) به سمت هدف نشانه گيری می‌‌شود و تپ پراکنده ي برگشتي بوسيله ي يک دريافت کننده ي مناسب نوری (که شامل آشکارساز نوری است) ثبت می‌‌شود. فاصله ي مورد نظر با اندازه گيری زمان پرواز اين تپ ليزری به دست می‌‌آيد.
مزايای اصلی فاصله ياب ليزری را می‌‌توان به صورت هاي زير خلاصه کرد:

1) وزن, قيمت و پيچيدگی آن به مراتب کمتر از رادارهای معمولی است.
2) توانايی اندازه گيری فاصله حتی برای هنگامی که هدفِ در حال پرواز در ارتفاع بسيار کمی از سطح زمين و يا دريا باشد. اِشکال عمده ي اين نوع رادارها در اين است که باريکه ي ليزر در شرايط نامناسبِ رؤيت به شدت در جو تضعيـف می‌‌شود.

هم اكنون چندنوع از فاصله ياب های ليزری با بردي در حدود 15 کيلومتر مورد استفاده اند:
1) فاصله ياب های دستی برای استفاده ي سرباز پياده (يکی از آخرين مدل های آن در آمريکا ساخته شده؛ اين فاصله ياب در جيب جا می‌‌گيرد و وزن آن با باتری حدود 500 گرم است. )
2) سيستم های فاصله ياب برای استفاده در تانکها
3) سيستم های فاصله ياب مناسب برای دفاع ضد هوايي اولين ليزرهايی که در فاصله يابی از آن ها استفاده شد ليزرهای ياقوتي با سوئيچ Q بودند.

امروزه فاصله ياب های ليزری اغلب بر اساس ليزرهای نئودميم با سوئيچ Q طراحی شده اند. اگر چه ليزرهای CO2 نوعTEA در بعضي موارد (مثل فاصله ياب تانک ها) جايگزين جالبی برای ليزرهای نئودميم است.

ب) علامت گذارهای ليزری:

دومين کاربرد نظامی ليزر در علامت گذاری است. اساس کار علامت گذاری ليزری بسيار ساده است. ليزری که در يک مکان سوق الجِيشي قرار گرفته است هدف را روشن می‌‌سازد. به خاطر روشنايی شديد نور, هنگامی که هدف به وسيله ي يک صافی نوری با نوار باريک مشاهده شود به صورت يک نقطه ي روشن به نظر خواهد رسيد. سلاح ممکن است بمب, موشک و يا اسلحهٔ منفجر شونده ي ديگری باشد كه به وسيله ي يک سيستم احساسگر مناسب مجهز شده است.
در ساده ترين شکل, اين احساسگر می‌‌تواند يک عدسی باشد که تصوير هدف را به يك آشکار ساز نوری ربع دايره‌ای که سيستم فرمان حرکت سلاح را کنترل می‌‌کند انتقال می‌‌دهد و بنابراين می‌‌تواند آن را به سمت هدف هدايت کند. به اين ترتيب هدف گيری با دقت بسيار زياد امکان‌پذیر است.
معمولا ليزر از نوع ND:YAG است در حالی که ليزرهای CO2 به خاطر پيچيدگی آشکارسازهای نوری (که مستلزم استفاده در دماهای سرد است) نامناسب اند. علامت گذاری ممکن است از هواپيما, هلی کوپتر و يا از زمين انجام شود. (مثلا با استفاده از يک علامت گذار دستی)

ج) سلاح های هدايت انرژی:

اکنون کوشش قابل ملاحظه‌ای در دو کشور آمريکا و روسيه برای ساخت ليزرهايی که به عنوان سلاح های هدايت انرژی به کار می‌‌روند اختصاص يافته است. در مورد سيستم های قویِ ليزریِ مورد نظر, با توان احتمالاً در حدود مگاوات (حداقل برای چند ده ثانيه) يک سيستم نوری باريکه ي ليزر را به هدف (هواپيما, ماهواره يا موشک) هدايت می‌‌کند تا خسارت غير قابل جبرانی به وسايل احساسگر آن وارد کند و يا اينکه چنان آسيبی به سطح آن وارد کند که نهايتاً در اثر تنش های پروازي دچار صدمه شود. سيستم های ليزر مستقر در زمين به خاطر اثر معروف به شکوفايي گرمايی که در جو اتفاق می‌‌افتد فعلاً چندان عملی به نظر نمی‌رسند. جو زمين توسط باريکه ي ليزر گرم می‌‌شود كه اين باعث می‌‌شود که جو مانند يک عدسیِ منفي باريکه را واگرا سازد. با قرار دادن ليزر در هواپيمای در حال پرواز در ارتفاع بالا و يا يک سفينهٔ فضايی می‌‌توان از اين مساله اجتناب ورزيد. اطلاعات موجود در اين زمينه ها به علت سری بودن آن ها اغلب ناقص و پراکنده اند؛ اما به نظر می‌‌رسد که اين سيستم ها به طور كلي شامل باريکه هايی پيوسته با توان 5 تا 10 مگاوات (برای چند ثانيه) با يک وسيله ي هدايت اپتيکی به قطر 5 تا 10 متر باشند.

مناسب ترين ليزرها برای اينگونه کاربرد ها احتمالاً ليزرهای شيميايی اند. ليزرهای شيميايی به ويژه برای سيستم های مستقر در فضا جالب اند زيرا توسط آن ها می‌‌توان انرژی لازم را به صورت انرژی ذخيره, فشرده, و به شکل انرژی شيميايی ترکيب های مناسب تامين کرد.
تفنگ‌هاي ليزري كه براي ارتش آمريكا تدوين شده. به وسيله‌ي كارخانه‌ي ميرزاپتيك ساخته شده است. وزن اين تفنگ‌ها در حدود 3/11 كيلوگرم مي‌باشد. قدرت اين ليزرها به وسيله‌ي باطري ذخيره‌اي كه قادر است10000 بار آتش نمايد، تأمين مي‌شود. ميزان آتش اين‌گونه سلاح‌ها يك بار در هر ده ثانيه مي‌باشد. سلاح‌هايي نظير تپانچه يا تفنگ ليزري مي‌توانند به چشم انسان آسيب وارد كنند به نحوي كه تابش قوي آن‌ها روي شبكيه‌ي چشم متمركز شده و اين عمل به وسيله‌ي عدسي‌هاي كريستالي صورت مي‌گيرد. پالس‌هاي اين‌گونه ليزرها خيلي كوتاه بوده و موجود زنده فرصتي براي دفاع در اين فاصله‌ي كوتاه را ندارد. گزارش‌هاي چاپ شده حاكي از اين است كه سلاح‌هاي ليزري به قدر كافي براي هدف‌هاي تخريبي مؤثر نمي‌باشند. فقط در صورتي كه شعاع ليزر به عضو بينايي و آن‌هم در صورتيكه هدف مستقيماً به مسير حمله‌ي دشمن نگاه كند مؤثر مي‌باشد.
برخي از موارد حتي دود و مه مي‌تواند از اثر كافي تخريب اين‌گونه سلاح‌ها بكاهد. براي حفاظت از آسيب‌پذيري چشم انسان در مقابل اشعه‌ي ليزر، تحقيقات وسيع با آزمايشات متعددي با استفاده از محلول فتوكروميك در آمريكا انجام شده است. اين محلول هنگامي كه تحت تأثير اشعه قرار مي‌گيرد، تغير كرده و در برابر نور كدر مي‌شود. يك محلول فتوكروميك حاوي يك حلال و يك رنگ فتوكروميك و يك آنزيم (تخمير كننده) كه سرعت عكس‌العمل را كنترل مي‌كند، مي‌باشد. چنين محلول‌هايي در مقابل اشعه‌ي مرئي و ماوراء‌بنفش هزار بار حساس‌تر از چشم انسان مي‌باشد. عكس‌العمل محلول فتوكروميك در حدود ده ميكرو ثانيه طول مي‌كشد و هنگامي كه شدت تابش كم شده و به حد قابل تحملي مي‌رسد، محلول در عرض چند ميلي ثانيه مجدداً در مقابل آن شفاف مي‌شود. براي محافظت از چشم در مقابل تابش نور، اين محلول را در فضاي بين دو لايه شيشه اتومبيل يا ماسك‌هاي حفاظتي يا عدسي‌هاي چشمي مورد استفاده قرار مي‌دهند.  

کاربرد ليزر در ارتباط نوری

کاربرد ليزر در ارتباط نوری استفاده از باريکه ي ليزر برای ارتباط در جو به خاطرِ داشتن دو مزيت مهم, اشتياق زيادی برانگيخت که اين دو مزيت مهم عبارتند از :

الف) اولين علت, دسترسی به پهنای نوار نوسانی بزرگ ليزر است.
زيرا مقدار اطلاعات قابل انتقال روی يک موج حامل متناسب با پهنای نوار آن است. فرکانس موج حامل از ناحيه ميکروموج به ناحيهٔ نور مرئی به اندازه ي 104 برابر افزايش می‌‌يابد و در نتيجه امکان استفاده از يک پهنای بزرگتر را به ما می‌‌دهد.

ب) علت دوم طول موج کوتاه تابش است.
چون طول موج ليزر نوعاً حدود 104 مرتبه کوچکتر از امواج ميکرو موج است با قطر روزنه يکسان D واگرايی امواج نوری به اندازه 104 مرتبه نسبت به واگرايی امواج ميکرو موج کوچکتر است. بنابراين برای دستيابی به اين واگرايی آنتن يک سيستم اپتيکی می‌‌تواند به مراتب کوچکتر باشد.

اما اين دو امتياز مهم با اين واقعيت خنثی می‌‌شوند که باريکه نوری تحت شرايط ديد ضعيف در جو به شدت تضعيف می‌‌شود. در نتيجه استفاده از ليزرها در ارتباطات فضای باز (هدايت نشده) فقط در مورد اين موارد توسعه يافته اند:
الف) ارتباطات فضايی بين دو ماهواره و يا بين يک ماهواره و يک ايستگاه زمينی که در يک شرايط جوی مطلوب قرار گرفته است.
ليزرهايی که در اين مورد استفاده می‌‌شوند عبارتند از: ND:YAG با آهنگ انتقال 109 بيت در ثانيه گرچه CO2 نسبت به ND:YAG دارای بازدهی بالاتری است ولی دارای اين اشکال است که نياز به سيستم آشکارسازی پيچيده تری دارد و طول موج آن هم به اندازه 10 مرتبه بزرگتر از طول موج ND:YAG است.
ب) ارتباطات بين دو نقطه در يک مسافت کوتاه مثلاً انتقال اطلاعات درون يک ساختمان که برای اين منظور از ليزرهای نيمرسانا استفاده می‌‌شود. اما زمينه ي اصلیِ مورد توجه در ارتباطات نوری مبتنی بر انتقال از طريق تارهای نوری است. انتقال هدايت شدهٔ نور در تارهای نوری پديده‌ای است که از سالها پيش شناخته شده است اما تارهای نوری اوليه فقط در مسافت های خيلی کوتاه مورد استفاده قرار می‌‌گرفتند
مثلاً کاربرد متعارف آن ها در وسايل پزشکی برای آندوسکوپی است ؛ بنابراين در اواخر سال 1960 تضعيف در بهترين شيشه‌های نوری در حدود 1000 دِسی بِل بر کيلومتر بود. از آن زمان پيشرفت تکنيکی شيشه و کوارتز باعث تغيير شگفت انگيزی در اين عدد شده است به طوری که اين تضعيف برای کوارتز به 5/0 دسی بل بر کيلومتر رسيده است. اين تضعيف فوق العاده کوچک آينده مهمی را برای کاربرد تارهای نوری در ارتباطات راه دور نويد می‌‌دهد.

سيستم ارتباطات تارهای نوری نوعاً شامل يک چشمهٔ نور , يک جفت کننده نوری مناسب برای تزريق نور به تارها و درانتها يک فوتوديود است که باز هم به تار متصل شده است. تکرار کننده شامل يک گيرنده و يک گسيلندهٔ جديد است.
چشمهٔ نورِ سيستمِ اغلبِ ليزرهای نيم رسانایِ نا هم پيوندی دوگانه است. اخيراً طول عمر اين ليزرها تا حدود 106 ساعت رسيده است. گرچه تا کنون اغلب , از ليزر گاليُم ارسنيد GaAs استفاده شده است ولی روش بهتر استفاده از ليزرهای نا هم پيوندی است که در آنها لايهٔ فعال, ترکيبی از آلياژ چهارگانه به صورت In1-x Gax Asy P1-y است. در اين حالت لبه‌های P ,n پيوند , گاه از ترکيب دوگانه InP تشکيل شده است و با استفاده از ترکيب y=2v2x می‌‌توان ترتيبی داد که چهار آلياژ چهارگانه شبکه‌ای که با InP جور شود با انتخاب صحيح x طول موج تابش را طوری تنظيم کرد که در اطراف µm 3/1 و يا اطراف µm 1/6واقع شود که به ترتيب مربوط به دو مينيموم جذب در تار کوارتز هستند. بسته به قطر d هسته مرکزی تار ممکن است از نوع تک مد باشد برای آهنگ انتقال متداول فعلی حدود 50 مگابيت در ثانيه معمولا از تارهای چند مدی استفاده می‌‌شود. برای آهنگ انتقال های بيشتر تارهای تک مدی مناسبتر به نظر می‌‌رسند. گيرنده معمولا يک فوتو ديود بهمنی است اگر چه ممکن است از يک ديود PIN و يک ديود تقويت کننده حالت جامد مناسب نيز استفاده کرد.

کاربرد ليزر در فيزيک و شيمی

اختراع ليزر و تکامل آن وابسته به معلومات پايه‌ای است که در درجه اول از رشتهٔ فيزيک و بعد, از شيمی گرفته شده اند. بنابراين طبيعی است که استفاده از ليزر در فيزيک و شيمی از اولين کاربردهای ليزر باشند. رشتهٔ ديگری که در آن ليزر نه تنها امکانات موجود را افزايش داده بلکه مفاهيم کاملا جديدی را عرضه کرده است طِيف نمايی است.
اکنون با بعضی از ليزرها می‌‌توان پهنای خط نوسانی را تا چنـدده کيلوهـرتز باريـک کـرد (هـم در ناحيـهٔ مرئــی و هم در ناحيهٔ فروسـرخ) و با اين کار اندازه گيری های مربوط به طيف نمايی با توان تفکيک چند مرتبه بزرگی (3 تا 6 يا بالاتر) از روش های معمولی طيف نمايی امکان‌پذیر می‌‌شوند.
ليزر همچنين باعث ابداع رشته جديد طيف نمايی غير خطی شد که در آن تفکيک طيف نمايی خيلی بالاتر از حدی است که معمولا با اثرهای پهن شدگی دوبلر اعمال می‌‌شود. اين عمل منجر به بررسيهای دقيق تری از خصوصيات ماده شده است.

در زمينهٔ شيمی از ليزر هم برای تشخيص و هم برای ايجاد تغييرات شيميايی برگشت ناپذير استفاده شده است. به وسيلهٔ اين روشها می‌‌توان اطلاعات قابل ملاحظه‌ای دربارهٔ خصوصيات مولکولهای چند اتمی به دست آورد (يعنی فرکانس ارتعاشی فعال رامن - ثابتهای چرخشی و ناهماهنگ بودن فرکانس).
روش CARS همچنين برای اندازه گيری غلظت و دمای يک نمونهٔ مولکولی در يک ناحيهٔ محدود از فضا به کار می‌‌رود. از اين توانايی برای بررسی جزئيات فرايند احتراق, شعله و پلاسما تخليه الکتريکی بهره برداری شده است.
شايد جالبترين کاربرد شيميايی ليزر در زمينهٔ فوتو شيمی باشد. اما بايد در نظر داشته باشيم به خاطر بهای زياد فوتونهای ليزری بهره برداری تجاری از فوتوشيمی ليزری تنها هنگامی موجه است که ارزش محصول نهايی خيلی زياد باشد. يکی از اين موارد جداسازی ايزوتوپها است. حتماً تا کنون درباره DVD يا CD و يا جراحی چشم با ليزر و غيره چيزهايی شنيده ايد.

استفاده از ليزر در هوانوردي و دريانوردي  

يكي از بديعيترين وسايل ليزري ، ژيروسكوپ ليزري است . ژيروسكوپ معمولي اساساً چرخ دواري است كه بسرعت مي‌چرخد . به دليل اين چرخش ، محور چرخ همواره در يك صفحه باقي مي‌ماند . محور ژيروسكوپ چرخنده هميشه در يك راستا باقي مي‌ماند و تغيير مسير كشتي تأثيري بر آن ندارد . اين محور ، كار يك ((خط مبنا)) را انجام مي‌دهد كه تغييرات جهت كشتي را از روي آن مي‌توان تشخيص داد .
سفينه‌هاي فضايي كه غالباً بي‌سرنشينند تنها به كمك ژيروسكوپ مسير خود را حفظ مي‌كنند . اين ژيروسكوپ متشكل است از يك ليزر گازي مثلاً ليزر هليوم ، نئون كه از هر دو انتهايش نور همدوس خارج مي‌شود . با نصب اين ژيروسكوپ به سفينه فضايي ، انحراف سفينه از مسير ، قابل تشخيص است .

نور ليزر براي روشنايي :  

ليزرهاي حالت جامد و ليزرهاي تزريقي درخشهاي كوتاه بسيار روشني توليد مي‌كند كه براي عكسبرداري بسيار سريع ، ايده‌آل است . ما در عصري هستيم كه سالانه ميليونها پوند صرف ساختن هوانوردهاي سريع ـ اعم از موشك‌هاي بالستيكي ، قاره‌پيما يا هواپيما مي‌شود . بايد دانست كه سرعتهاي زياد چه بر سر اجسام متحرك مي‌آيد و يكي از بهترين راههاي اين كار عكسبرداري از جسم در حال حركت است . سرعت بعضي از پرتابه‌ها بقدري زياد است كه اغلب چندين كيلومتر در ثانيه كه حتي عكسي كه به كمك سريعترين فلاشهاي متداول از آنها گرفته مي‌شود ، چيزي جز تصويري محو نيست . از آنجايي كه حتي سريعترين پرتابه‌ها هم در اين مدت فاصله بسيار كمي را خواهند پيمود ، عكسي كه با درخشش ليزري از اجسام تيز پرواز گرفته مي‌شود ، واضح و دقيق خواهد بود . ارتش آمريكا سرگرم آزمايش با تلويزيون ليزري براي استفاده در گشتهاي شبانه مخفي با هواپيماست و طراحان نظامي درصدد ساختن كلاهك بمب‌هايي هستند كه هدف را با استفاده از پرتو ليزري نامرئي مادون قرمز پيدا كنند .  

چاپگرهای لیزری  

در چاپگرهاي ليزري، براي تشكيل تصاوير حروف الفبا و ساير علامت‌ها روي استوانه‌ي گردان از ليزرهاي كم‌توان استفاده مي‌كنند. گرد جوهرمانند خشكي، به تصاوير كشيده شده روي استوانه مي‌چسبد، كه بعد براي چاپ نوشته‌ي مورد نظر روي كاغذ انتقال مي‌يابد.
• چاپگرهاي ليزري از ساير چاپگرها بي‌صداترند و مي‌توانند متجاوز از 1300 خط را در دقيقه يا 10000 ورقه‌ي كاغذ با اندازه‌ي حروف را در يك ساعت چاپ كنند. كيفيت حروف چاپي خيلي عالي‌تر از چاپگرها با ماتريس نقطه‌اي است و خيلي شبيه به كيفيت حروفي است كه جداگانه روي كاغذ با كيفيت عالي چاپ شده باشند.

جوشکاری فلزی توسط لیزر

جوشکاری توسط پرتو لیزر در تولیدات صنعتی بشکل روزافزونی در حال گسترش است و دامنهٔ استفادهٔ آن از میکرو الکترونیک تا کشتی سازی گسترده شده است. تولید انبوه خودکار در این بین از بیشترین توسعه برخوردار گشته‌اند که این پیشرفتها را می‌توان مرهون عوامل زیر دانست:
حرارت ورودی محدود منطقهٔ حرارت پذیرفتهٔ کوچک میزان ناصافی اندک سرعت بالای جوشکاری این خصوصیات جوشکاری لیزری را گزینهٔ منتخب بسیاری از قسمتهای صنعتی کرده که از جوشکاری مقاومتی در گذشته استفاده میکردند. با توجه به خصوصیات منحصر به فرد این روش می‌توان بکارگیری گستردهٔ آنرا در زمینهٔ کاربردهای مختلف انتظار داشت.
فرآیندهای ترکیبی که از ترکیب لیزر و قوس MIG استفاده می‌کنند برای قرار گرفتن بر سطحی که بایستی جوشکاری در آن انجام شود طراحی شده اند. علاوه بر این تجهیزات .یژهٔ بکار گرفته شده بشکل قابل توجهی ابزارهای مورد نیاز برای آماده سازی لبهٔ مورد نظر برای جوشکاری را کاهش می‌دهند. آلیاژهایی که برای سیمهای پر کننده در قسمت درز گیری بکار میروند باعث یکدست شدن فیزیکی آن ناحیه میشوند. علاوه بر این فرآیندهای ترکیبی بکار گرفته شده قادر اند سرعت انجام کار را بشکل قابل توجهی افزایش دهند. همچنین در نفوذ عمقی و درزگیری کلی هم موثرند. پیشرفتهای بی نظیر اخیر در زمینهٔ دیودهای لیزری موقعیت جدیدی را برای حل مشکلات همیشگی صنعتی فراهم کرده است. البته باید در نظر داشت که این فرآیندها برای همگون شدن با قسمتهای مورد نظر بایستی بشکلی اختصاصی تغییر یابند.
لیزرهای دی اکسید کربنی قدرتمند(2-10kW) در حال حاضر در جوشکاری بدنهٔ اتومبیلها، قسمتهای حمل و نقل، مبادله کننده‌های حرارتی و پر کردن حفره ها مورد استفاده قرار میگیرند. سالها لیزرهای یاقوتی کمتر از 500W برای جوش بخشهای کوچک مورد استفاده قرار می‌گرفتند. برای مثال قسمتهای کوچک و ظریف ابزارهای پزشکی، بسته‌های الکترونیکی و حتی تیغ های اصلاح صورت. لیزرهای یاقوتی چند کیلوواتی از گذراندن پرتو از فیبرهای نوری استفاده میکردند. اینکار بسادگی توسط روبوت ها انجام می‌شد و دامنهٔ وسیعی از کاربردهای سه بعدی مثل برش لیزری و جوش بدنهٔ اتومبیلها را ممکن میکرد.
پرتو لیزر در نقطهٔ کوچکی متمرکز می‌شود و باشدتی که در آن نقطه ایجاد می‌کند باعث ذوب و حتی بخار کردن فلز می‌شود. برای تمرکز نیروی لیزرهای دی اکسید کربنی قدرتمند، آینه‌های خنک شونده توسط آب بجای عدسی ها مورد استفاده قرار می‌گرفتند. جوشکاری بطور کلی به دو شکل انجام می‌شود. در شکل هدایتی جوشکاری، حرارت از طریق هدایت گرمایی به فلز منتقل می‌گردد. این روش مختص لیزرهای یاقوتی نسبتا کم انرژی تر است کهم معمولا جوشکاری های کم عمق تر با آنها انجام می‌شود. جوشکاری با لیزرهای پر انرژی معمولا در پر کردن حفره ها مورد استفاده قرار میگیرد. در این قسمت است که ذوب و تبخیر فلز اتفاق می‌‌افتد.  

پايان بخش دوم

گردآورنده و تدوين کننده گان :

دوستي - زرين پور
هیهات منا الذلة

Old Moderator

Old Moderator



نماد کاربر
پست ها

1577

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 1 مرتبه
تاريخ عضويت

شنبه 11 شهریور 1385 14:24

آرشيو سپاس: 252 مرتبه در 138 پست

توسط Sardar » پنج شنبه 11 آبان 1385 23:40

استفاده از لیزر در پزشکی  
ليزر به عنوان يك منبع قوي انرژي، در پزشكي نيز به كار گرفته شده است. بخصوص در آمريكا كه زادگاه ليزر بوده و هنوز هم موطن آن است. به عقيده‌ي برخي جراحان، ليزر براي بريدن اعضايي كه رگ‌هاي خوني بسيار پيچيده دارد مانند مغز، فوق العاده مناسب است. تابه‌ي ليزر در حين قطع كردن رگ‌هاي خوني، يا سوزاندن، دهانه‌ي آنها را مي‌بندد. از آنجا كه جراحان معمولاً وقت زيادي را صرف بستن يا گره زدن مويرگ‌ها مي‌كنند و هميشه سعي بر اين است كه زمان جراحي را حتي الامكان كوتاه‌تر كرد، اين كاربرد ليزر بسيار مهم است.

يكي از جراحان لندن امكان پاك كردن جرم شريان‌هاي اكليلي (شريان‌هايي كه خون را به ماهيچه‌هاي قلب مي‌رساند) را با استفاده از هدايت نور ليزر به وسيله الياف شيشه‌اي بررسي كرد. اين روش ممكن است سودمند باشد، گرچه هنوز در عمل پياده نشده است. پزشكان همچنين كوشيده‌اند كه از ليزر براي سوزاندن سلول‌هاي سرطاني استفاده كنند، خصوصاً در ملانوما (تومورهاي بدخيمي كه از رشد رنگدانه‌ها ايجاد مي‌شود. رنگدانه‌ها بيش از بافت‌هاي سالم ديگر، نور را جذب مي‌كنند. به ادعاي برخي از پزشكان، نتايج اميدوار كننده‌اي از كاربرد ليزر در اين زمينه حاصل شده است.  

از كاربرد ليزر در پزشكي، بيش از چند سال نمي‌گذرد و در مورد سرطان، نكته بريدن تومور نيست. بلكه اين است كه آيا مي‌توان آن‌را چنان ريشه‌كن كرد كه امكان ظهور مجددش نباشد و درعين حال چندان آسيبي هم به بافت‌هاي سالم وارد نشود. چون از شروع درمان سرطان با ليزر، زمان نسبتاً كوتاهي مي‌گذرد، هنوز زود است كه در مورد كارآيي اين روش، در مقايسه با ساير روش‌هاي متداول از قبيل عمل جراحي يا راديوتراپي، قضاوت شود. برخي از پزشكان هم‌اكنون مدعي‌اند كه با تابش مستقيم نور ليزر به بافت بدخيم ممكن است بعضي از ياخته‌هاي سرطاني بي‌آنكه از بين بروند، به اطراف پراكنده شوند و به اين ترتيب زمينه‌ي بازگشت شديدتر بيماري، فراهم آيد. ليزر ممكن است جاي خود را در جراحي و درمان سرطان باز كند، اما شايد كارآيي‌اش محدودتر از آن باشد كه گهگاه ادعا مي‌شود . نخستین لیزر طبی به نام Robust که در قالب یک ماشین ثابت با حجمی سنگین و در اندازه‌ای بزرگ طراحی شده بود در درمانهای جراحی مورد استفاده قرار گرفت.  
پس از آن جهان طب شاهد تکامل سریع و غیر منتظره در تولید انواع لیزر طبی و ارائه شدن نسلهای مختلف لیزر به جامعه پزشکی بوده به رغم اشکال متنوع و چند کاره بودن دستگاه لیزر در حوزه‌های مختلف پزشکی یک اصل اساسی از ابتدا تا کنون هرگز تغییر نکرده و آن بکار گیری بهینه از انرژی حاصل از لیزر در حوزه‌های مختلف علمی ، پزشکی ، جراحی و زیباسازی پوست می‌باشد.

استفاده از لیزر در درمان بیماریها  

• کاربرد در درماتولوزی: درمان سوختگیها و زخمهای مقاوم به درمان آکنه ، اگزما ، پسوریاسیس ، ضایعات و اقدامات پیشگیرانه مثل جلوگیری از پیر شدن پوست توسط لیزر امکان پذیر شده است.
• بیماریهای عضلانی - اسکلتی و ارتوپدی: در درمان کشیدگیهای تاندونی آرتریت روماتوئید ، رفع اختلالات موجود در اتصالات عضلانی کمر دردها و کشیدگیها بکار می‌رود.
• بیماریهای دهان و دندان: درمان پوسیدگیهای دندانی پریودنتیتها بیماریهای مخاط دهان اختلالات جویدن و … توسط لیزر صورت می‌پذیرد.
• در حوزه عصبی:درمان سردردها و میگرن توسط لیزر امکان پذیر می‌باشد.
• بیماریهای عروقی:درمان واریسهای وریدی ضایعات عروقی حاصله از بدو تولد و … .  

انواع ليزرهاي پزشکي کم توان يا Low Out Put Lasers

انواع معمول ليزرهاي درماني و طول موج آنها

He Ne Laser (633nm)

InGa Al P Laser (633-635 nm)

Ga Al As Laser (780-830 nm)

Ga As Laser (904 nm)


ليزر هليوم - نئون (He – Ne )  

قديمي ترين نوع ليزر براي استفاده در LLLT بوده که شامل يک تيوب ليزر بزرگ شيشه اي حاوي مخلوطي از گاز با فشار پايين است که به منبع ولتاژ بالا متصل مي باشد و نور مرئي با طول موج 633 nm از خود ساطع ميکند. اين نوع ليزر عموماً نور پيوسته دارد ولي مي تواند با وسايلي به حالت پالسي نيز تابش نمايد که در اين صورت نصف قدرت آن از بين مي رود. ( اگرduty cycle آن 50% باشد ). خروجي طبيعي آن 1 – 10 mw بطور مستقيم و يااز طريق فيبر نوري به موضع درمان ميرسد. ليزرهاي هليوم – نئون بخاطر تيوب شيشه اي آن معمولاً شکننده و بزرگ مي باشند. تيوب هاي ليزري نيز وجود دارند که به خوبي با مواد خاصي محافظت شده اند ولي اندازه آن هنوز هم مشکل ساز است.
در وسايل درماني نور ليزر هليوم – نئون بايد با فيبر نوري هدايت شود. اتلاف نور در اين وسايل هدايتي هم 20 تا 50 % بسته به نوع آن مي باشد. هدايت کننده هاي با کيفيت خوب وجود دارند ولي قيمتي نسبتاً گران دارند. پس همانطور که مي بينيم ليزرهاي هليوم-نئون داراي معايبي هستند.
عمق نفوذ مفيد ليزر هليم – نئون بين 8-6 ميلي متر در توان 3.5 ميلي وات و 10- 8 ميلي متر در توان 7 ميلي وات (در حالتي که پروب را به پوست بچسبانيم) مي باشد.  

ليزر اينديوم – گاليم - آلومينيوم – فسفايد (In Ga Al P )  
اينها ليزرهاي نيمه هادي هستند که کريستال آنها داراي گاليوم، اينديوم و فسفر مي باشند و نزديک به ليزرهاي Ga Al As هستند و طول موج 630 – 685nm از خود ساطع مي کنند. نوع کوچک آن (معمولاً 1 ميلي وات ) ليزر In Ga Al P ( يا به عبارت ديگر Ga Al In P ) که با طول موج 650 – 670 nm کار مي کنند و اغلب در نشانگر هاي سخنرانان براي نشاندادن چيزي روي پرده استفاده ميشود. با توسعه اين نوع ليزر کم کم ليزرهاي هليوم نئون با اين نوع ليزرها جايگزين مي شوند چون سبکتر ، ارزانتر و کوچکتر وراحت تر هستند ونگهداري آنها هم آسانتر است و داراي يک تيوب گازي حساس هم نيستند. فقط بايد بخاطر داشت که نور ديودهاي ليزر داراي همدوسي کمتري نسبت به ليزرهاي گازي است و از نظر فيزيکي ممکن است آثار بيولوژيکي آنها متفاوت با آنچه انتظار داريم باشد.

ليزرهاي گاليوم آلومينيوم آرسنايد (Ga Al As)  
اين نوع ليزر تقريباً تمام خانواده ليزرهاي نيمه هادي را در بر مي گيرد. طول موج ميتواند در محدوده 870 – 880nm انتخاب شود ولي در محدوده درماني معمولاً بين 820 و 830 نانو متر که غير قابل ديدن است و درست در طيف مادون قرمز قرار دارد مي باشد. ( اگر کسي پيدا شد که مستقيماً به درون اين نوع ديود ليزر روشن نگاه کند تا کور نشده ميتواند يک نقطه قرمز بسيار مطبوع را مشاهده نمايد.)  
اين نوع ليزرها عمل پيوسته دارند يا Continuous هستند ولي مي توانند بصورت پالسي هم وجود داشته باشند اما اين پالس super pulse نيست ولي سويچ شده مي باشد يعني نصف قدرت خروجي ( 50 % duty cycle ) مي تواند خروجي متوسط داشته باشد ويا قدرت آنرا اگر بخواهيم شبيه Continuous تصور کنيم بايد قدرت اسمي آن را تقسيم بر دو کنيم . عمق نفوذ آنها 3 – 2 سانتي متر است.
از دهه 1990 اين نوع ليزر بخاطر راه اندازي راحت و قابل حمل بودن آنها و کوچک بودن محبوبيت خاصي پيدا کرده است. ليزرهاي Ga Al As نيز در بازار پيدا مي شوند که قدرت حدود 1000 ميلي وات داشته باشند.اخطاري جدي را بايد مد نظر داشت که با اين چنين قدرتهايي خطر آسيب چشمي حتماً وجود دارد. يک راه جلوگيري از اين خطرات استفاده ازآن نوع ليزرهاي Ga Al As است که فقط در تماس با پوست يا بافت روشن شوند. خيلي از ليزرهاي Ga Al As داراي طراحي خوب قابل حمل و قابل استريل هستند. Out put menter يا قدرت سنج ضروري است چون نور اين ليزر قابل ديدن نيست . قيمت اين نوع ليزر که در حدود30 ميلي وات قدرت داشته باشد بين 1000 تا 5000 دلار است تفاوت قيمت بستگي به فاکتورهايي از قبيل قدرت خروجي ، خوش دست بودن ، استاندارد بهداشتي و دوز سنج الکترونيک آن دارد.
در سال هاي اخير ليزرهاي Ga Al As با قدرت هاي 500 تا 1000 ميلي وات در بازار يافت ميشود که قيمت آنها 4000 تا 8000 آمريکا مي باشد. اين ليزرهاحفاظت خاصي را براي چشم لازم دارند وبخصوص در قسمتهاي مودار و تيره حرارت قابل توجهي ايجاد مينمايند.

لیزر و پوست
کاربرد ليزر در علم پزشکی و از جمله در بيماری های پوستی از حدود چهل سال پيش شروع شده و با پيشرفت دستگاه های دقيق، منظم، موثرتر و کم عارضه تر جايگاه ويژه و وسيعی در درمان بيماريها پيدا کرده است. مکانيسم اثر ليزر جذب نور پر انرژی توسط بافت هدف می باشد. با تابش نور پر انرژی ليزر بافت هدف شديدآ گرم می شود و بعضی سلولها را تخريب می کند در حالی که بافت اطراف بدون صدمه سالم می مانند. برای هر ضايعه و بيماری خاصی بايد در انتخاب نوع ليزر دقت فراوانی داشت. در ليزر بيماری های پوستی دو رنگدانه مورد هدف قرار می گيرند. ملانين و هموگلوبين دو نقطه هدف اين گونه ليزر ها است. و با تاباندن يک نور از يک دستگاه خاص با طول موج مشخص، نور به نقطه هدف برخورد کرده و هدف را با سوزاندن تخريب می کند.

کاربرد ليزر در بيماريهای پوستی و زيبائی

انواع مختلف ليزر در درمان بيماريهای پوستی و زيبائی کاربرد دارد که بطور اختصار شامل:

۱- درمان ضايعات و خالهای عروقی که رنگ اينها معمولاْ قرمز می باشد که شامل: رگ های واريسی، رگهای قرمز زير پوستی که معمولاْ روی صورت و در اثر آفتاب سوختگی مکرر و يا به هر دليلی که پوست نازک شده باشد بوجود می آيند، ماه گرفتگی، آنژيوم عنکبوتی، گرانولوم پيوژنيکوم و غيره … در اين بيماريها نقطه هدف پرتو ليزر هموگلوبين می باشد که در گلبولهای قرمز وجود دارد.
۲- درمان انواع ضايعات رنگی و رنگدانه ای پوست که شامل: خال و خالکوبی. در اينجا نقطه هدف پرتو ليزر ملانين و رنگ های خالکوبی می باشد.
۳- درمان و کاهش موهای زائد و نا خواسته. در اينجا نيز نقطه هدف ملانين است که در ساقه و ريشه مو وجود دارد. پس موهای رنگ روسن و سفيد که فاقد ملانين هستند با ليزر از بين نمی رود و نياز به درمان های ديگر مثل الکتروليز دارند.
۴- کاهش چين و چروک، فرورفتگی ها و جای زخم و جوش
۵- درمان بعضی بيماريهای پوستی مانند: زگيل، کلوئيد يا گوشت اضافه، ترک های پوستی ناشی از حاملگی و چاقی و ترميم زخم، داءصدف، پيسی و غيره …
۶- گاهی از ليزر برای برش بافت و يا برش در مواقع جراحی مشابه تيغ جراحی استفاده ميکنند. در روش ليزر خونريزی کمتر است.  
بايد توجه داشت که روش های ديگری نيز بجز ليزر برای درمان بيماری های پوستی و زيبائی وجود دارد که کم هزينه تر هستند. بنابراين در صورت عدم موفقيت ساير روش ها؛ می توان نتايج ليزر را هم امتحان کرد.

کاربرد های لیزر در دندانپزشکی :

بخش ديگري از پزشكي كه در آن از ليزر استفاده مي‌شود دندانپزشكي است. دكتر تري ماير از بيرمنگام ميشيگان يك ليزر تپي دستي Nd:YAG سه واتي با سر تار نوري براي استفاده در دندانپزشكي طراحي كرده است. در دندانپزشكي با ليزر از نور مرئي به عنوان باريكه‌ي راهنما استفاده مي‌كنند و با باريكه‌ي ليزري نامرئي كار را انجام مي‌دهند. ليزر Nd:YAG دكتر ماير در كانادا، انگلستان، ژاپن، مكزيك، بلژيك ،ايتاليا، تركيه، سنگاپور، سوئيس و استراليا نيز به كار گرفته شده است. صدها دندانپزشك آمريكايي از آن استفاده مي‌كنند. باريكه‌ي ليزري 064/1 ميكروني آن مي‌تواند به شبكيه چشم آسيب رساند. از اين نظر هم بيمار و هم دندانپزشك بايد از عينك‌هاي حفاظتي خاصي بزنند تا موقع كار با ليزر مانع عبور باريكه‌ي Nd:YAG شود.
در روشي به نام تراشيدن زير لثه با ليزر، بافت معيوب لثه برداشته مي‌شود. دندانپزشك براي فعال كردن ليزر، كنترل پايي را مي‌فشارد كه در هر ثانيه 10 تا 30 تپ به دست مي‌آيد. هر تپ كه فقط ميليونم ثانيه دوام دارد بافت معيوب لثه را بدون آسيب زدن به بافت سالم زير آن بخار مي‌كند.
بيمار صداهاي مثل ترقه‌هاي كوچك را مي‌شنود ولي هيچ دردي احساس نمي‌كند زيرا تپ‌هاي ليزر كوتاه‌تر از آن هستند كه واكنش‌هاي عصبي ايجاد كنند. تپ هاي ليزري نه فقط بافت آسيب ديده را بخار مي‌كنند بلكه هر باكتري موجود مولد بيماري را نيز از بين مي‌برند.
اگر همين جراحي يعني تراشيدن لثه، با تيغ جراحي انجام گيرد، بيمار به داروي بيهوشي نياز دارد و ممكن است هفته‌ها مشكل غذا خوردن داشته باشد. درد بعد از جراحي لثه و زمان لازم براي بهبودي با جراحي ليزري به مقدار خيلي زيادي كم مي‌شود.  
مورد استفاده‌ي ديگر ليزر در دندانپزشكي درمان زخم‌هاي دهان است. اغلب بيماران پس از ليزر درماني از درد آبسه، زخم‌هاي آكله، ضايعات ويروسي، زخم‌هاي دندان معنوعي و غده‌هاي كوچك غيرسرطاني فوري بهبود مي‌يابند.
در كاربرد ديگر، ليزر دندانپزشكي براي غير حساس كردن عاج دندان‌هاي بي‌حفاظ مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بيماران ممكن است از حساسيت زياد عاج در ناحيه‌هايي كه ميناي دندان‌هايشان ديگر از عاج زير آن محافظت نمي‌كند، مثل خطوط كناري لثه در رنج باشند. ليزر درماني لوله‌ي ظريف ميكروسكوپي در عاج را كه به شبكه‌ي اعصاب داخل دندان منتهي مي‌شوند مسدود مي‌كند.
حتي وقتي كه جراحي معمولي دندان با چاقوي جراحي لازم باشد، سطوح بافت بريده شده را مي‌توان با ليزر درمان كرد تا درد كاهش يابد و اغلب به تجويز داروهاي مسكن پس از جراحي احتياجي نيست.
فرنوم غشايي كوچكي است كه در دهان لب بالايي را به لثه وصل مي‌كند. گاهي فرنوم به دندان‌ها فشار مي‌دهد و آن‌ها را از ترتيب مي‌اندازد. با ليزر مي‌توان بدون درد و خونريزي فرنوم را بخار كرد.
ليزرها در حال دگرگون كردن روش ساخت روكش دندان و پل‌ها هستند. اداره‌ي كل غذا و داروي ‌امريكا براي اين منظور با استفاده از ليزر هدايت شده‌اي موافقت كرده است. باريكه‌ي ليزر به اطراف دندان هدايت مي‌شود و داده‌هاي جمع‌آوري شده را به كامپيوتر مي‌دهند. آن‌گاه كامپيوتر روكش را طراحي و ساخت آن را كنترل مي‌كند.

LDF و کاربرد آن در دندانپزشکي

(دکتر حسين باقري – دندانپزشک )

ارزيابي وايتاليتي پالپ دندان بواسطه اينکه پالپ در يک بافت کلسيفيه احاطه شده، داراي مشکلاتي مي باشد و روشهاي ارزيابي وايتاليتي پالپ که بطور رايج بکار مي روند، اين عمل را بطور غيرمستقيم انجام مي دهند.(1) تستهاي موجود در دندانپزشکي بدين منظور، Subjective بوده و پاسخ الياف عصبي حسي را نشان مي دهند. اساس تستهاي رايج اين است که اگر اعصاب پالپ به تغييرات حرارتي يا الکتريکي پاسخ گويند، ساختار عروقي پالپ سالم فرض مي شوند که اين مساله هميشه صادق نيست. در مورد تستهاي حرارتي،‌برطبق فرضيه هيدروديناميک،‌ توبولهاي عاجي بايد باز باشند تا حرکت مايع توبولار امکان پذير باشد. بنابراين اين نوع تست در افراد مسن(که معمولا مدخل توبولها کلسيفيه و مسدود است) کارآيي ندارد.(2)

در مورد تستهاي الکتريکي بايد گفت که آستانه الکترومتريک دندانهايي که به بلوغ کامل نرسيده اند،‌ بالاتر است و اين تست در دندانهاي با آپکس نابالغ قابل اطمينان نيست. نکته مهم اين است که شبکه عصبي Rashkow تا موقعي که آخرين مراحل تکاملي ريشه دندان طي نشود، به تکامل نميرسد.

نقطه تاريک و مشکل اصلي در ارتباط با تستهاي وايتاليتي، ارزيابي وضعيت پالپ بدنبال تروماست. تستهاي الکتريکي و حرارتي بدنبال صدمات تروماتيک قابل اطمينان نميباشند و ممکن است حتي با وجود ترميم سيرکولاسيون پالپي،پاسخ به اين تستها منفي باشد(2) با اينکه امکان صدمات دنداني در هرسني وجود دارد، اما بيشتر آنها، دندانهاي دائمي را در سنين بين 8 تا 12 سال متاثر مي سازند(2) يک دنداان نابالغ با ديواره هاي عاجي نازک از نظر تشخيص، درمان و پرگنوز با مشکل مواجه است. از آنجا که وجود يک پالپ سالم براي پيشرفت تکامل ساختار ريشه لازم است، بايد تلاش کرد تا بدنبال صدمات تروما، تاحدممکن پالپ وايتال را حفظ مرد و اين مستلزم دستيابي به تکنيکهاي نوين در بعد تشخيصي است و اهميت اين موضوع با محدوديتهاي تستهاي موجود در تناقض است. شايد امروزه با تکنيکهاي رايج تنها راه تشخيص قطعي نکروز پالپ بدنبال تروما، نماي راديوگرافي يک ضايعه راديولوسنت پري آپيکال باشدکه حاکي از سير روبه افزايش واکنشهاي التهابي در ناحيه پري آپيکال مي باشد. درعين حال Anderson در سال 1986 بيان کرده است که در تروماهاي متوسط يک راديولوسنسي يل تغييررنگ گذراي تاج ممکن است پيش بيايد که متعاقب آن وايتاليتي پالپ حفظ شود(3)

Laser Doppler Flowmetry يا L.D.F يک روش الکترواپتيکال غيرتهاجمي براي ارزيابي وايتاليتي پالپ با استفاده از تعيين وجود يا عدم وجود جريان خوني پالپي مي باشد(1) LDF جريان خون پالپی را با استفاده از Blood PerfusionFlux و غلظت خون نشان داده و بنابراین درجه وایتالیتی پالپ را تعیین مینماید(4). اساس کار این است که فوتونهای نورلیزر پس از تابش با گلبولهای قرمز درحال حرکت برخورد می کنند. فوتونهایی که با RBC ها برخورد کرده اند، دچار تفرق شده و براساس اصول داپلر دچار شیفت فرکانس میشوند. اما فوتونهایی که به اجزای ساکن برخورد میکنند، دچار شیفت فرکانس نمیشوند. در نور منعکس شده نسبت نوری که دچار شیفت شده به نوری که دچار شیفت فرکانس نیست، یک معیار نیمه کمی برای اندازه گیری جریان خون در بافت است. بخشی از نور به دستگاه Photodetector بازمی گردد و تبدیل به یک Signal می شود(Flux Signal) که آنرا با واحد قراردادی (PU=Perfusion Unit) می سنجند. از آنجا که گلبولهای قرمز جزء غالب متحرک درخون هستند لذا کمیت بدست آمده را می توان بعنوان ایندکسی برای جریان خون پالپی به حساب آورد.

مشخصات ليزر مورد استفاده در LDF

از زمان معرفي اين تکنيک ليزرهايي با طول موجهاي متفاوت به اين منظور مورد استفاده قرار گرفته اند. در تکنيک اصلي که براي اندازه گيري جريان خون در بافت پوست، کورتکس کليه و مزانتر روده ارائه شد از ليزر He-Ne با طول موج 632.8 نانومتر استفاده ميشود. اما در دندانپزشکي بعلت وجود دومانع يعني مينا و عاج بر سر راه نور براي رسيده به پالپ، ليزر هاي Infra red (طول موج بين 780 و 810 نانومتر) که توانايي بيشتري نسبت به ليزرهاي داراي طول موج کوتاهتر مثل He-Ne براي نفوذ از مينا و عاج دارند مناسب تر مي باشد.
“ليزر” ترس از مراجعه به دندانپزشك را كاهش داده است  
به كمك ليزر، درمان‌هاي دندانپزشكي ساده تر و براي بيماران قابل تحمل تر شده تا جايي كه اين شيوه توانسته است از ترس ناشي از آمپول بي‌حسي كه بسياري از افراد را از مراجعه به دندانپزشك منصرف مي‌كند تا حد زيادي كم كند  

به گزارش روابط عمومي انجمن دندانپزشكان عمومي ايران ، دكتر “ناصر نبوي” دندانپزشك كه درجريان برپايي دومين كنگره علمي سراسري انجمن دندانپزشكان عمومي افزود: در حال حاضر از روش ليزر براي درمان بافت هاي سخت مانند دندان و استخوان كليه انساج سخت در دهان وبافت‌هاي نرم مي توان بهره گرفت.  
وي با اشاره به اينكه از ليزر در كليه امور دندانپزشكي به غير از برخي جراحي‌ها مانند كشيدن دندان‌ها يا پركردني‌هاي فلزي داخل دندان مي توان گرفت خاطر نشان ساخت : بهره‌گيري از ليزر به ويژه براي روش‌هاي زيبايي در دندانپزشكي كاربرد فراوان داشته و در چنين مواقعي مي‌توان به راحتي ليزر را جانشين تيغ جراحي فرزهاي متداول كرد.
به گفته دكتر نبوي ،از آن جايي كه ليزر داراي ارتعاش نبوده و ايجاد حرارات و درد نمي‌كند در كار ترميم دندان ،از تيغ و فرز موفق تر بوده و بافت نرم را دچار خونريزي نمي‌كند.
وي گفت:روش استفاده از ليزر،احتياج كمتري به آمپول بي‌حس‌كننده داشته و در آينده نه چندان دور استفاده از ليزر جزو لاينفك شيوه‌هاي درماني به شمار خواهد رفت
بنابر اظهارات اين دندانپزشك كه خود براي اولين بار از ليزر در امر دندانپزشكي در كشور بهره جسته است ،قدمت اين روش به بيش از سه سال مي‌رسد.  

وي گفت:اكثر مراجعه‌كنندگان از كار با ليزر اظهار رضايت كرده،اما همچنان به دليل آن كه اين روش نيازمند تجهيزات گرانتري نسبت به روش سنتي است ،هزينه‌هاي درماني آن به مراتب بيش از روش‌هاي‌هايي است كه در گذشته استفاده مي‌شده است  
دكتر نبوي در پايان تصريح كرد:با ورود دستگاه‌هاي جديد ليزر ،با فن آوري پيشرفته و تكميلي اين تجهيزات ،امكان كاهش قيمت اين تكنولوژي در آينده پيش بيني مي‌شود.

درمان بيماري ديابت با ليزر کم توان  

ديابت شيرين يک بيماري تحليل برنده است که چندين عارضه جدي را سبب ميشود و تاکنون براي آن درمان شناخته شده اي معرفي نشده است . فقط در امريکا در حدود شانزده ميليون نفر از ديابت شيرين رنج ميبرند. از اين تعداد يک ميليون نفر ديابت نوع يک و هفت ميليون نفر ديابت نوع دو و هشت ميليون نفر نيز داراي ديابت نوع دو بدون اطلاع و تشخيص هستند . اين بيماري و عوارض آن همه ساله پانزده درصد از بودجه مراقبت هاي بهداشتي آمريکا را بخود اختصاص ميدهد دانشمندان پيش بيني نموده اند که شش سال ديگر (سال2010) 220 ميليون نفر از ديابت رنج ميبرند . ترک نمودن کنترل ديابت باعث پديد آمدن عوارض خطرناکي مثل کوري ، بيماري کليوي ، آسيب عصبي ، بيماري قلبي ، سکته مغزي و غيره ميشود . در اين گير و دار سازمان هوا فضايي آمريکا (ناسا) نيز به جمع مبارزين با اين بيماري اضافه شده است. هدف انها رشد دادن يک کريستال انسولين در ايستگاه شاتل فضايي است که اين کيفيت در روي زمين قابل دستيابي نيست. بهر حال توليد انسولين فضايي بنظر نميرسد انسان را از دست بيماري ديابت برهاند چون علت بروز انواع ديابت چيز هاي ديگري نيز ميباشد .در عوض ما مجبوريم روشي بيابيم که بر ارگانيزم انساني اثر نمايد بطوري که در عملکرد سلولي ، بافتي ، عضوي و سيستمي آنچنان تغييري ايجاد نمايد که قند خون به محدوده طبيعي برگشته و عوارض ديابت نيز ناپديد گردد. اين آرزو فعلا با روشهاي دارويي امروزي مثل تزريق داروي پايين آورنده قند خون و يا خوردن قرص ممکن نيست .

ولي با روش Bioresonance Information Quantum باعث ياد آوري اطلاعات لازم براي عملکرد طبيعي بدن که بخاطر پيشرفت بيماري از دست رفته است ميشود، و نيز انرژي لازم براي ارگانيزم فاقد انرژي را جهت برگشت عملکرد فيزيولوژيک آن به مقادير طبيعي و ريشه کني بيماري تامين مينمايد. با توجه به تجربيات سودمندي که در زمينه علم جديد ليزردرماني بدست آمده است روش ماهرانه اي براي درمان ديابت نوع يک و دو بکمک ليزردرماني Bioresonance Information يا (BILT) ابداع شده است که در آن بيماران ديابتي بدون نياز به انسولين و قرص قند و يا رژيم غذايي شديد به زندگي طبيعي بازميگردند. جراحي و درمانهاي شيميايي هيچکدام نتوانسته اند بيماري قند را درمان نمايند. طب ليزري بکمک طب کوانتوم آمده و تاثير پيشرونده و سودمندي در درمان بيماري ها گذاشته است. ليزردرماني کم توان (Low Level Laser Therapy) يا LLLT ابتدا بمنظور انرژي بخشيدن به ارگانيزم بيمار مورد استفاده قرار گرفت. بعدهادر طي کار LLLT پديده جذب رزونانس (resonance absorption phenomenon)کشف شد .در همان اوايل کاربرد ليزردرماني کم توان پديده جذب رزونانس بعنوان راه رسيدن ادراکي به ماهيت بيماري، به جهت اثر گذاري مستقيم بر آن ارگانيزم در سطح اتمي و مولکولي توسعه پيدا کرد . ليزردرماني کم توان ميتواند بصورت ليزردرماني Bioresonance Information انجام شود از آن جهت که اولا هيج عارضه خطرناکي ندارد ثانيا ميتواند بصورت يک درمان بسيار مؤثر در برطرف نمودن هر قسمتي از بيماري و حتي قوي تر کردن ارگانهاي سالم نيز بکار رود.با مشاهده نتايج LLLT انجام شده در گروه ديابتي هاي با سنين مختلف ،اين عقيده را که هر بيماري ( با توجه به سطح عملکرد و وسعت ضايعه و نوع آسيب به آن ارگان) قابل برگشت است ثابت ميشود.

تاثير ليزر گاليم آرسنايد در درمان کمردرد مزمن

پروفسور سوريانو در روزاريو آرژانتين(Prof. Soriano)
يک تحقيق دوسوکور از افراد سالمند که از درد مزمن کمر ( Chronic LBP ) رنج مي بردند انجام داد. پس از معاينه باليني ، بيماران به دو گروه تقسيم شدند. يک گروه ليزر گاليم آرسنايد 4ژول در هر نقطه دريافت نمود و گروه ديگر تشعشع کاذب دريافت کرد. 10 بار به صورت روزی يک بار انجام شد. درد با مقياس VAS در ابتدا و انتهای دوره درمان اندازه گيری شد. درمان در 71 در صد گروه ليزر و 36 درصد گروه کاذب موثر بود . درد در 45 درصد گروه ليزر و 15% گروه کاذب کاملا” از بين رفت. در طي پيگيری 35% بيماران گروه ليزری که بهبود درد تا ميزان 60 % داشتند در مقايسه با 70% گروه کنترل دچار عود شدند.عوارض جانبي وجود نداشت.

لیزردرمانی – روشی جدید در درمان آسیب به اعصاب محیطی

Laser therapy- A new modality in the treatment of peripheral nerve injuries 25 years experience from basic science to clinical studies
S.rochkind, MD Department of neurosurgery- telavive University  

تاثير ليزرکم توان بر روی سلولهای عصبی

در مطالعه ای که با استفاده از اشعه ليزر هليوم- نئون 632.8 نانومتر برای تعيين اثر نور ليزر برروی سلولهای مغز جنين موش و سلولهای مغز موش بالغ انجام شد مشخص گرديد که نور مستقيم ليزر هليوم- نئون به ميزان 3.6 ژول بر سانتی متر مربع سبب تسريع در پروسه های سلولی رشد و نمو گرد يد که در نمونه کنترل نور لیزر نديده فقط مقدار کمی رشد ديده ميشد. اين مشاهده پيشنهاد ميکند که اشعه ليزر کم توان را ميتوان در موضعی که بطور آزمايشی باعث آسيب عصب محيطی در آن شده ايم بکار برده و باعث تسريع پروسه های رشد در آن شويم و در نتيجه آن باعث تسريع در ترميم جراحت عصب شويم.مکانيزم ليزر کم توان در بافت عصبی بطور کامل فهميده نشده است ولی بعضی آزمايشات بطور ضمنی اثرات فتوشيميايی نور ليزر را در سيستمهای بيولوژيک توضيح ميدهد. سيتوکرومها تاثير پذيرفته وباعث تحريک فعاليت Redox در زنجيره تنفس سلولی ميگردد ودر نتيجه سبب افزايش در توليدادنوزين تری فسفات شده که بنوبه خود باعث فعاليت Na,k-ATPase و ديگر حامل های يونی ميشود که در نها يت باعث افزا يش فعاليت سلولی ميگردد.

مطالعه بر روی حيوا ن- تاثير ليزر درمانی بر آسيب شديد اعصاب محيطی

روش اشعه دادن برای درمان آسيبهای سيستم اعصاب محيطی و مرکزی در سال1978 توسط روکيند ابداع وسپس طی سالهای بعدی تغييراتی نمود. مدل مورد استفاده در اين کار عصب سيا تيک موش بود. سپس تشعشع ليزر کم توان جهت جراحت شديد اعصاب محيطی چه بطور مستقيم و چه بصورت روی پوستی بکار رفت. اثر اين دو نوع ليزر درمانی در کوتاه مدت اندازه گيری شد يعنی هم پس از چند دقيقه و هم پس از طولانی مدت(روز ها و ماهها) .  
در نمونه كوتاه مدت : از طريق زخم باز به عصب جراحت ديده تشعشع مستقيم صورت گرفت و پتانسيل عمل اندازه گيری شد. طول موجها و قدرتهای مختلفی بكار برده شد و مشخص گرديد كه طول موجهای 540 ، 632.8 و780 نانومتر بيشترين اثر را دارند . (P=0.01)
در نمونه طولانی مدت : مشخص شد همانطور كه انتظار مي رفت فعاليت الكتروفيزيولوژيك در نمونه آسيب ديده اي كه اشعه نديده بود كاهش داشت . اما استفاده از ليزر كم توان از كاهش فعاليت الكتروفيزيولوژيك جلو گيري كرد ويا پيشرفت آن را كند نمود. (P=0.001) اين خاصيت هم بلافاصله بعد ازآسيب و هم در طولاني مدت بروز كرد. اين تحقيق نشان داد كه وقتي درمان با ليزر كم توان براي هر دو قسمت عصب محيطي آسيب ديده و بخش نخاعي آن انجام شود در مقايسه با كاربرد ليزردر محل ضايعه به تنهايي مدت زمان بهبودي و كيفيت ترميم عصب سياتيك اسيب ديده بهتر ميشود .مطالعات بافت شناسي نيز يافته هاي الكتروفيزيولوژيك را تاييد مي كنند بدين صورت كه ليزر كم توان باعث كاهش ويا جلوگيري از پيدايش بافت اسكار در محلهاي آسيب ديده مي شود. تشعشع ليزر باعث افزايش جوانه زدن(Sprouting) اكسونها در عصب آسيب ديده سياتيك شده و باعث تسريع در بهبودي اعصاب محيطي آسيب ديده مي شود . بعلاوه اثر سودمند تشعشع ليزر كم توان نه تنها در عصب درمان شده با ليزر ديده ميشود بلكه در سگمنت مطابق آن در نخاع نيز بروز ميكند . درمان با ليزر كم توان بطور چشمگيري باعث كاهش تغييرات دژنراتيو در محل عصب درنخاع شده و افزايش تكثير نوروگليا هم از نوع استروسيتها و هم از نوع اليگودندروسيتها را بدنبال دارد. اين مطلب نشاندهنده اين است كه متابوليسم نرونها بالاتر رفته و توانايي توليد ميلين بواسطه درمان ليزري بهتر ميشود . همچنين تشعشع ليزر كم توان باعث ايجاد اثرات سيستميك در اعصاب محيطي بشدت آسيب ديده و مطابق آن در نخاع ميشود .

مطالعه تصادفي دو سويه كور ميزان ترميم عصب سياتيك موش بعد از بخيه كردن و ليزر درماني بعد از عمل

بتازگي اثر درماني تشعشع ليزر كم توان برروي ترميم اعصاب محيطي پس از قطع كامل و آناستوموز مستقيم ان در عصب سياتيك موش بررسي شده است . ليزر با طول موج 780 نانومتر ترانس كوتانئوس روزي 30 دقيقه براي 21 روز پي درپي برروي محل اسيب عصب سياتيك و مطابق آن در نخاع بلافاصله بعد از بستن زخم تابانده شد . پاسخ مثبت سوماتوسنسوري در 55% موشهاي اشعه ديده ودر 11% موشها اشعه نديده مشاهده شد . رنگ آميزي ايمنوهيستوكميكال در گروه درمان شده با ليزررشد بيشتر آكسون و كيفيت بهتر پروسه ترميم بدليل افزايش تعداد اكسونهاي با قطر متوسط و قطر زياد را نشان داد .
مطالعه باليني پيلوت در گروه بيماران بستري شده در بخش جراحي مغز و اعصاب مركز پزشكي سوراسكي و در افرادي كه از جراحت شديد اعصاب محيطي و براكيال پلكسوس براي مدت بيش از دو سال رنج مي بردند .- هركدام از 59 بيمار با ليزر CW 780 nm براي 5ساعت درروز بمدت 21 روز پياپي با استفاده از سيستم ليزري بخصوصي كه مخصوص روش خودمان طراحي شده بود، درمان شدند . ملاك درمان با ليزر دراين افراد بقرار زير بود:
بيماراني كه از اختلالات جزيي حركتي و حسي در رنج بودند و جراحي مثمر ثمر نبود . 56% بيماران درمان شده با ليزر نتايج خوب و عالي در اعمال موتور نشان دادند .

مطالعه اتفاقي دوسويه كور گروه كنترل و پلاسبو درخصوص تاثير ليزر كم توان در درمان جراحت اعصاب محيطي : اين مطالعه در افرادي كه آسيب ناقص اعصاب محيطي در شبكه براكيال از 6 ماه تا چند سال قبل داشته اند انجام شد . پروتكل اين درمان با مجوز كميته هلسينكي دانشگاه سوراسكي و وزارت بهداشت و باهمكاري بخش توانبخشي انجام شد . اين مطالعه بهبودي فانكشنال اين بيماران را پس از درمان باليزر كم توان و يا پلاسبو مورد بررسي قرارداد . بهبودي اين بيماران با مقايسه اشكال موجود قبل و بعد از جراحي طبقه بندي شد . درجه بندي پس از ليزر درماني ياپس از پلاسبو با مقايسه تغيير در قدرت پس از درمان و قبل از درمان انجام شد . تقريبا در همه موارد سطح عمل موتور قبل از درمان حداقل تا خيلي ضعيف بود. از نظر آماري در گروه درمان شده با ليزر درمقايسه با گروه پلاسبو بهبودي قابل ملاحظه اي در فعاليت موتوري ديده شد (P=0.0001) . يافته هاي الكتروفيزيولوژيك از لحاظ اماري نشاندهنده بهبودي قابل ملاحظه در گروه درمان شده باليزر بود . تجربيات 25 ساله ما نشان داد كه ليزردرماني روشي ارزان و غيرتهاجمي بوده و به عنوان درمان اضافي و استاندارد براي بهبودي كاركرد در بيماران داراري آسيبهاي اعصاب محيطي و شبكه براكيال محسوب ميشود . بر اساس تجربيات باليني ما مزيت اصلي ليزردرماني تقويت و شتاب گرفتن بهبودي در بافت عصبي آسيب ديده ميباشد . نتايج درماني نشان ميدهد كه بهبودي پيشرونده در كاركرد عصب باعث بهبودي قابل توجه ميگردد.  

ليزردرماني داخل وريدي  

دكتر ناصر ايرواني منش  

بتازگي روشهاي مختلف فتوهموتراپي شامل تاباندن اشعه ليزر و غير ليزر( شامل incoherent monochromic, narrow band , broad band ) بطور گسترده اي در درمان پاتولوژيهاي مختلف بکار مي روند . خون بطور مستقيم از طريق داخل وريدي (قرمز ، UV ، نورآبي ) ويا ازطريق پوست ( قرمز و مادون قرمز) تحت تاثير اشعه قرار ميگيرد برخلاف ليزر درماني موضعي اثرات درماني فوتوهموتراپي از يك نقطه، باعث بهبودي سيستميك شده و سيستمهاي عروقي ، تنفسي ، ايمني و ديگر سيستمهاي بدن را تحت تاثير قرار ميدهد .
روش ليزردرماني داخل وريدي HeNe (LBI) ازسال 1981 در شوروي و توسط E.N. Meshalkin و V.S Sergievskiy بصورت آزمايشي و باليني شروع شد . اين روش ابتدا براي درمان بيماريهاي قلبي– عروقي بکار رفت . بعضي از مولفين گزارش کرده اند که گستره درماني اين روش بسيار وسيع بوده و باعث بهبود خصوصيا ت رولوژيک و ميکروسيرکولاسيون خون شده و موجب طبيعي شد ن پارامترهاي هورمونا ل ، ايمني ، توليد مثل و بسياري از سيستمهاي ديگرميشود .
ليزر HeNe (632.8 nm) بطور معمول در ليزر درماني داخل وريدي (IV LBI) مورد استفاده قرار ميگيرد . پارامترهاي معمول در ليزردرماني داخل وريدي شامل : قدرت خروجي از لايت گايد و ورودي به داخل خون از يک تا سه ميلي وا ت براي مدت 20 تا 60 دقيقه . جلسات درماني بصورت روزانه بوده و دوره درمان از 3 تا10 جلسه ميباشد .
مشخص شده است كه IV HeNe LBI پاسخ ايمني را تحريک ميکند ، ا ريتروژنز را فعال نموده و از دفرميتي غشاء اريتروسيتها جلوگيري مينمايد، داراي فعاليت آنتي هيپوکسيك وآنتي توکسيک سيستميک درپروسه هاي مختلف پاتولوژيک ا ست . IV LBI بعنوا ن يک بيواستيمولاتور ، ضددرد ، ضد حساسيت ، immunocorrective ، آنتي توکسيک ، آ نتي هيپوکسيک ، ضد اسپاسم ، وازوديلا تيو ، آنتي آريتميک ، انتي باکتريا ل ، ضد ا لتهاب و… مورداستفاده قرارميگيرد .
IV LBI مکانيسمهاي غير اختصاصي ضد عفونت سيستم ايمني را فعال ميکند . تشديد فعا ليت باکتري سيدا ل سرم خون و سيستم کمپلمان ، کاهش ميزا ن CRP و سطح مولکولها و توکسيسيته پلا سما ، افزا يش ميزان IgA ,IgM,IgG در سرم خون ، همچنين کاهش سطح کمپلکسهاي ايمني در گردش از د يگر خوا ص اين روش است . بعضي از مطالعات نشاندهنده افزايش فعاليت ايمني سلولي بدنبا ل IV LBI هستند (N. F. Gamaleya et al., 1991) . بر اثر IV LBI فعاليت فاگوسيتيک ماکروفاژها بطور مشخص افزايش مي يابد، غلظت ميکروبها در اگزوداي حفره شکم در بيماران دچار پريتونيت کاهش ميابد، ايجاد ا لتهاب توسط بيماريها کاهش ميابد، و ميكروسيرکولاسيون مشخصا فعال ميشود .  
اثرات با ليني IV LBI بواسطه فعاليت immuno-corrective و از طريق طبيعي شدن ارتباطات بين سلولي با افزايش تعداد لمفوسيتهاي T و افزايش ميزان سلولهاي ايمني در خون ايجاد ميشود . افزايش فعاليت لمفو.سيتهاي B ، قدرتمند شدن پاسخ ايمني ، كاهش ميزان intoxication باعث بهبود حال عمومي بيمار ميشود (V. S. Sergievsky et al., 1991)
IV LBI باعث بهبود خواص rheologic خون شده ، سيا ليت(fluidity) و عملکرد انتقال در خون را بالا ميبرد. اين پديده با افزا يش سطح اکسيژن خون ، و نيز کاهش فشار دي اکسيد کربن همراه ا ست. اختلا ف بالاي فشار اکسيژن بين شريان و وريد بيان کننده اين ا ست که هيپوکسي بافتي از بين رفته و اکسيژناسيون بهتري صورت مي پذيرد. وا ين يعني طبيعي شدن متابوليسم بافتي. احتمالا علت افزايش فعاليت ترانسپورت اکسيژن در IV LBI اثر برروي هموگلوبين در مراحل مختلف اکسيژنا سيون است. افزا يش ميزان اکسيژن باعث بهبود متابوليسم بافت ميشود. علاوه بر اين اشعه ليزر سنتز ATP و توليد انرژي در سلولها را فعال ميکند(A. S. Krjuk et al., 1986). IV LBI در کارديولوژي داراي اثر ضد درد و افزايش مقاومت بيمار نسبت به تستهاي تحمل فيزيکي (تست ورزش ) است.  
ثابت شده است که IV LBI با کاهش فعاليت انعقادي پلاکتها و افزايش فعاليت فيبرينوليز باعث افزا يش جريان خون محيطي و اکسيژناسيون بافتي ميشود. بهبود ميکروسيرکولاسيون و مصرف بيشتر اکسيژن توسط بافت بواسطهIV LBI با اثر مثبت بر متابوليسم و بصورت افزايش اکسيداسيون ملکولهاي حمل کننده انرژي شامل گلوكز ، پيروا ت ، و ديگر مواد ايجاد ميشود.
بهبود سيستم ميکروسيرکولاسيون همچنين بعلت وازوديلاتاسيون و تغيير در خوا ص rheologic خون در نتيجه کاهش ويسکوزيته ، کاهش فعاليت انعقادي گلبولهاي قرمز ناشي از تغيير در خواص فيزيکي – شيميايي ، بخصوص افزا يش شارژمنفي ، بوجود مي ايد. بالاخره فعاليت ميکروسيرکولاسيون، باز بودن مويرگها و کلترا لها ، بهبود تغذيه بافتي ، طبيعي شدن فعاليت عصبي نيز حا صل ميشود (N. N. Kapshidze et al., 1993) .
بعلت خواص ضد درد ،ا سپاسموليتيک و سدا تيو تاباندن اشعه ليزر بر خون ، توصيه ميشود IV LBI قبل از جراحي و نيز در مرحله بعد از عمل جراحي مورد استفاده قرار بگيرد.  
انجام IV LBI در بيماران با گلومرولونفريت مزمن باعث کاهش مقاومت نسبت به درمان دارويي ميشود (داروها شامل گلوکوکورتيکوييدها، سيتوستاتيکها، هيپوتنسيوها، و ديورتيکها)
IV LBI باعث افزا يش غلظت آ نتي بيوتيکها د رناحيه ملتهب ميشود. اين خاصيت بر اثر بهبود ميکروسيرکولاسيون د رناحيه ملتهب و نيز طبيعي شدن مورفولوژي و فعاليت کلي با فت ايجاد ميشود.
IV LBI با اثر بر پروسه هاي التهابي در ارگانهاي ژنيتا ل داخلي ، براي فعال كردن جريان خون رحمي – جفتي و جلوگيري ا ز پاتولوژيهاي حين زايمان ، در بيماريهاي زنان و زايمان نيز كاربرد دارد. IV LBI توليد گونادوتروپينها را طبيعي ميکند، ميکروسيرکولاسيون را بهبود مي بخشد، فشار اکسيژن را در خون و بافت بالا ميبرد ، و پروسه هاي تكثير و ترميم را تسهيل مينمايد.
بعلت اثرا ت عمومي و چند عاملي IV LBI و اثر مثبت آن روي کليه بافتها و سيستمهاي فعال بدن، واثرات باليني در درمان بيماريهاي مختلف ، بعضي از مولفين معتقدند كه بهبود ميکروسيرکولاسيون بعد از IV LBI روي تمام ساختمانهاي سيستم اعصاب مرکزي تا ثير ميگذارد، و اين تا ثير بيشتر در هيپوتالاموس ديده ميشود كه اين به خاطر زياد بودن واسکولاريته هيپوتالاموس ا ست. مويرگهاي هيپوتالاموس مشخصا نفوذ پذيري زيادي نسبت به پروتيينهاي ماکرومولکول دارند که ا ين نفوذ پذيري با تابانيدن اشعه بر روي خون در هسته ساب تالاميک بيشتر ميشود. بنابراين بنظر ميرسد که IV LBI فعاليت هيپوتالاموس و تمامي سيتم ليمبيک را افزايش ميدهد، و نتيجه آ ن افزايش عملکرد انرژتيک، متابوليسم ، سيستم ايمني ، پاسخهاي نباتي ، و تطابق ارگانيسم ا ست.  

پايان بخش سوم

گردآورنده و تدوين کننده گاه :

دوستي - زرين پور
از سایت
knowclub.net
هیهات منا الذلة

Old Moderator

Old Moderator



نماد کاربر
پست ها

1577

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 1 مرتبه
تاريخ عضويت

شنبه 11 شهریور 1385 14:24

آرشيو سپاس: 252 مرتبه در 138 پست

توسط Sardar » جمعه 26 آبان 1385 23:04

کاربرد ليزردرماني در طب سوزني ( بخش چهارم دانشنامه ليزر( پاياني))

دکتر قدير محمدي - آکوپانکچريست

براي ليزر آکوپانچر از دستگاههاي کلاس IIIb استفاده مي شود که توان آنها بين 5 تا 500 ميلي وات است .مي دانيم که توان بالاتر از 500 ميلي وات شروع به سوزاند ن پوست مي کند جهت ليزر آکوپانچر از طول موجهاي قرمزnm 600 -700 استفاده مي شود و گاهاً طول موج نزديک اينفرارد با طول موج800-1000nm مورد استفاده قرار مي گيرد. ليزر طول موج قرمز عمق نفوذ کمتري دارد و تا0.8 ميلي متر نفوذ مي کند که با اين عمق نفوذ فقط براي طب سوزني دست- پا ( غير از پاشنه ) صورت و گوشها ميتوان استفاده کرد. ليزر قرمز براي نقاط سطحي طب سوزني Jing-well مثل UB.67 مناسب وخوب است.براي اصلاح وضعيت بريچ به مدت 5 دقيقه روزانه در چند هفته آخر حاملگي در 85% موارد براي تغيير پوزيسيون جنين مفيد است. ليزر قرمز معمولاً در طول موج600-700nm و کمتر از 500mw به کار مي رود، اما بايد دانست که چند ژول براي درمان ما لازم است. چند ژول بر cm2 ؟
قبل از شروع به ليزر تراپي دانستن آن مهم است . مثال: ليزر 5mw با پوينتري به قطر 5mm حد اقل 3 دقيقه تابش به نقطه طب سوزني نياز دارد. در اين صورت براي هر سانتي متر مربع 4.59 ژول وارد ميشود.

بعضي از تحقيقات نشان ميدهد که اين دوز اثر ضد التهابي دارد و بهبود جريان خون از حد اقل 4 ژول بر سانتي متر مربع به بالا شزوع مي شود.و در سطح بالاتر از اين دوز براي بهبودي زخمها ، درمان نورالژي پست هرپتيک و مراحل اوليه آلوپسي آرآ تا مفيد است. اما براي اينکه بتوانيم نقاط طب سوزني عميق در اندامها و پشت و شکم را ليزر تراپي بکنيم بايد از ليزر هاي اينفرارد باطول موج (800-1000nm ) استفاده کنيم. ليزر هاي اينفرارد اثرات عمقي دارند و عمق نفوذ آنها بيش از يک اينچ است.
در جدول زيربراي درمان يکسري از بيماريها با توجه به Pulse Rate اشاره شده است.
F (Setting) Pulse Rate (PPS) Indication
F1 73 درد حاد - شکستگي جوش نخورده استخوان - tonipy نقاط طب سوزني - بهبودي زخمها
F2 146 آسيب هاي تحت حاد - بافت اسکار زرد
F3 292 براي ليزر خارجي پوست - بيماريهاي پوستي - موارد مزمن آرتريت ها - بافت اسکار
F4 584 براي ليزر لايه دروني (اندودرم) پوست - سيستم گردش خون
F5 1168 براي بافتهاي با منشا مزودرم - نقاط طب سوزني اندامها - بافت اسکار
F6 3500 براي حالت هاي مزمن - براي sedate نمودن نقاط طب سوزني - کنترل درد
———  

پروتکل درماني در خار پاشنه :  

از ليزر هاي پالس دار اينفرارد استفاده ميشود. وقتي براساس تشخيص TCM بيماري از نوع کمبود تشخيص داده شد نبايد از F6 استفاده شود. معمولاً بر اساس TCM ، خار پاشنه نشانگر کمبود کانال کليه است، لذا ما از F4 براي مدت 5 تا 10 دقيقه استفاده مي کنيم. در مراحل بعدي 5 دقيقه از F3 وسپس F2 و بعد از F1 استفاده مي کنيم. مدت زمان درمان واقعاً مشخص نيست، اما به نظر مي رسد که در موارد کمبودها براساس TCM استفاده ازF4 تا F1 مهم باشد. فرکانس هاي بالا مثل F6 اثرات درماني خوبي در موارد کمبود ندارند. طول درمان ممکن است 12 جلسه يا کمتر باشد.دستگاههاي اينفرارد IR با طول موج 904nm و موج مداوم با پراب منفرد ، قدرت خروجي بيشتري دارند. دستگاهي که 500mw قدرت دارد هر 2 ثانيه 1ژول بر 1 سانتي متر مربع انرژي مي دهد.10ثانيه با ليزر موج مداوم با قدرت 500mw ممکن است به سيرکولاسيون نقاط تندرفاسيا در خار پاشنه کمک کند. ابتدا از پروب IR 500mw استفاده مي شود و سپس در ادامه از ليزر پالس دار براي چند دقيقه استفاده مي کنيم. در کمر درد ها نيز استفاده از ليزر ممتد به مدت 10 ثانيه با قدرت 500mw قبل از استفاده ليزر پالس دار مفيد است .  


اثر ليزر کم توان در فتق ديسک کمری ( HLD)

گروزکا - م و همکارانشان 15 بيمار دارای HLD را با ليزر گاليم آرسنايد 904 نانو متر با دوز 9 ژول در هر نقطه و به تعداد 20 تا 25 نقطه روی ستون مهره ها و بر روی نقاط درد ارجاعي (Radicular pain) هفته ای سه بار طي 4 ماه درمان کردند. درد در 100درصد موارد بهبود يافت . gait و علايم نرولوژيک در تمام بيماران بهبود يافت. E M G بهتر شده وCAT scan نشاندهنده ی بيرون زدگي کمتر ديسک ها بود.
جايگزينی PLDD بجای عمل جراحی فتق ديسک بين مهره ای
هدف از PLDD يا کاستن از فشار درون ديسک بين مهره ها با استفاده از ليزر ،از طريق عبور فيبر حامل نور ليزر از خلال پوست کمر، تبخير قسمت کوچکی از بخش مرکزی (مغز) ديسک بين مهره ای است که خود باعث کاهش حجم ديسک بيمار و کاهش فشار درون آن ميگردد. همين قسمت کوچک که از بخش مرکزی ديسک بين مهره ای برداشته شده باعث بداخل برگشتن بيرون زدگی ديسک در حال فشار بر ريشه عصب نخاعی ميگردد . يک تغيير کوچک در حجم مرکزی ديسک بطرز عجيبی باعث تغيير زيادی در کل ديسک ميگردد. چوی و آلتمن(1995) با محاسبه هندسی مجرای ايجاد شده توسط ليزر تخمين ميزنند که انرژی يک ليزر 1000 ژولیNd:YAG باعث تبخير 98.52 ميلی گرم از ديسک ميگردد. از آنجا که در اين روش تمام نمونه کاسته شده از ديسک تبخير ميشود و چيزی از آن نمونه بدست درمانگر نمیرسد بنا براين همه مقادير بر محاسبه براساس حدس و گمان استوار است. آشر و چوی و همکارانش اولين عمل ديسک را با استفاده از ليزر Nd:YAG در اواسط دهه 1980 انجام دادند. در موقع عمل ،بخش مرکزی ديسک که تبخير شده است ،از طريق پوسته فيبر نوری ليزر به بيرون هدايت ميشود و پس از بيرون آوردن فيبر ، دهانه سوراخ را با يک بانداژ چسبی ميپوشانند و بيمار را مرخص ميکنند. بهبودی دراز مدت بيماران در اين روش در 70 تا 80% بيماران ديده ميشود. جذابيت عمل در بهوش بودن بيمار و بصورت عمل سرپايی با بيحسی موضعی ميباشد .ممنوعيت نسبی عمل در افرادی است که مشکل پيشرونده عصبی دارند ، يا مواردی که فرد با اين بيماری سازگاری پيدا نموده اند و نيز افرادی که قبلا در همان ناحيه عمل ديسک انجام داده اند.  
  
كارايي باليني درمان با ليزر كم توان در استئوارتريت گردني

درد علامت اصلي در استئوارتريت گردني ميباشد (COA) . مشخص شده است كه درمان باليزر كم توان (LPL) باعث كاهش درد در پاتولوژيهاي ماهيچه اي استخواني ميشود . هدف از اين مطالعه ارزيابي اثرات ضد درد درمان با ليزر كم توان و تغييرات عملكردي مربوط به استئوارتريت گردني است . 60 بيمار بين سنين 20 تا 65 سال با تشخيص باليني و راديولوژيكي COA در مطالعه حضور داشتند . اين افراد بصورت تصادفي به دو گروه مساوي بر اساس درمان با ليزر يا پلاسبو تقسيم شدند. بيماران در هر دو گروه بصورت كور مورد تحقيق قرار گرفتند . در اين تحقيق درد و درد مربوط به فعاليت مثل اسپاسم ماهيچه هاي پاراورتبرال و فقدان لوردوز و محدوديت دامنه حركت قبل و بعد از درمان مورد بررسي قرار گرفت. بهبودي عملكردي يا فانكشنال نيز ارزيابي شد . درد ، اسپاسم ماهيچه هاي پاراورتبرال ، زاويه لوردوز، دامنه حركت وعملكرد گردن در گروه درمان شده با ليزر به ميزان زيادي بهبود يافت ولي در گروه پلاسبو بهبودي مشاهده نشد. بنظر ميرسد درمان با ليزر كم توان در بهبود درد و كارايي گردن در بيماران دچاراستئوارتريت موفقيت اميز باشد.

خبرگزاري دانشجويان ايران – واحد علوم پزشكي تهران
سرويس علمی - پژوهشی
نتایج یک پژوهش در دانشگاه علوم پزشكي تهران نشان داده است که ليزر كم‌توان گاليم- آلومينيوم- آرسنيك درماني مؤثر در تسكين درد و كاهش حساسيت به لمس عضلات جونده درگير در بيماران مبتلا به MPDS است.
به گزارش ایسنا واحد علوم پزشکی تهران ، بسياري از بيماران از درد، حساسيت به لمس يك يا چند عضله جونده و محدوديت عملكرد ناشي از سندرم اختلال عمل دردناك عضلاني (Myofascial Pain Dysfunction Syndrome “MPDS”) رنج مي‌برند. و تاكنون روش ويژه‌ و مورد توافق اكثر صاحب‌نظران جهت مواجهه با اين بيماران و درمان آنها پيشنهاد نگرديده است .  
در این پژوهش یا توجه به اثرات ضد دردي و ضدالتهابي ليزرهاي كم‌توان، اثر ليزر كم‌توان گاليم- آلومينيوم- آرسنيك در درمان بيماران MPDS مراجعه‌كننده به دانشكده دندانپزشكي دانشگاه علوم پزشكي تهران، مورد بررسي قرار گرفته است.
بنابر این گزارش 22 بيمار MPDS (با ميانگين سني 32/33 سال) در طي 4 هفته (12 جلسه) تحت درمان با ليزر كم‌توان قرار گرفتند و معاينات باليني طي 6 مرحله انجام گرفت. طبق نتايج به دست آمده، در مرحله پاياني درمان متغيرهاي شدت درد، درد ناحيه گونه، تناوب درد، حساسيت به لمس عضلات ماضغه، گيجگاهي، رجلي داخلي، رجلي خارجي از لحاظ آماري بهبود معني‌داري را نسبت به قبل از درمان نشان دادند و اين بهبودي تا 3 ماه پس از قطع درمان (دوره پيگيري) نيز تداوم داشت (05/0 P< ).
گفتنی است این پزوهش توسط آرش عزیزی و نادر معروفی تحت نظر دکتر مهناز صاحب‌جمعي و دکتر فريدون جمالی ، اساتید دانکده دندانپزشکی دانشگاه انجام گرفته است.
انتهای پیام  


ليزر به کمک افراد چاق می آيد

تحقیقات جدید دانشمندان درهای امید تازه ای به روی افراد چاقی که از رژیم و روش های دیگر برای لاغر کردن نا امید شده اند گشود و آن هم ذوب کردن چربی بدن بوسیله لیزر بدون شکافتن بدن است.  

به گزارش خبرگزاری مهر، واشنگتن پست اعلام کرد: محققان دانشکده پزشکی دانشگاه هاروارد و دانشگاه توماس جفرسون به این نتیجه رسیده اند که با استفاده از لیزر می توان بافت چربی مازاد بدن را ذوب کرده و از بین برد بدون اینکه به پوست یا بافتهای مجاور آسیبی برسد.  
محققان در آزمایشات خود از ضخیم ترین و فشرده ترین بافت چربی که به واسطه جراحی از بدن بیماران خارج شده بود استفاده کرده و آن را تحت تابش اشعه لیزر(800-2600نانومتر ) قرار دادند وشاهد ذوب و از بین بردن کامل آن بودند.  
شیوه فوق بسیار بهتر از روش استفاده از لیزر در از بین بردن چربی های اطراف قلب است که در آن روش باید، پوست و گوشت به واسطه جراحی به کناری زده شود تا اشعه مستقیما به بافت چربی مورد نظر تابیده شود.  
دانشمندان امیدوارند بتوانند از این روش در از بین بردن توده های چربی اطراف مغز و قلب که عدم خروج آنها ممکن است با سکته های مکرر عامل مرگ میلیونها انسان در روی کره زمین می شود استفاده کنند.  


تازه های لیزر

شانه ليزری HairMax مجوز استاندارد ايمنی بازار اروپا را گرفت .
شانه ليزری HairMax اولين وسيله نوردرمانی دستی مجوز استاندارد ايمنی اروپا را پس از آنکه درطبقه بندی وسايل پزشکی سنگاپور در کلاس 2a قرارگرفت ،دريافت نمود. اين وسيله که قبلا نيز در کانادا به عنوان وسيله ليزری پزشکی در کلاس 2 طبقه بندی شده بود باعث تقويت مو ، جلوگيری از ريزش مو و تحريک رشد مجدد موی سر سبب ميشود.اين وسيله که مدارک مؤثر بودن آن در مجلات معتبر علمی آمريکا نيز بچاپ رسيده است هنوز نتوانسته است از انجمن دارو و غذای امريکا FDA که قوانين بسيار سخت گيرانه ای دارد مجوز بگيرد.  

دستگاه ترميم زخم با ليزر و ربات در دانشگاه اميركبير ساخته شد
دستگاه ترميم پوست و عصب به كمك ليزر ديود و ربات توسط عضو هيات علمي دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیر کبیر طراحي و ساخته شد.
به گزارش روز شنبه روابط عمومي دانشگاه صنعتي اميركبير، دكتر “سيد محمد عترتي
خسروشاهي” مجري اين طرح گفت: در اين طرح تمام اطلاعات فيزيولوژيكي و اپتيكي لازم مربوط به بافت مورد نظر را با يك دسته تجهيزات سخت افزاري دريافت و با برنامه نرم افزاراز طريق كامپيوتر به ربات منتقل مي‌كنيم و ربات ليزر ديود را به‌صورت عرضی و یا طولي به منظور لحيم كاري پوست و عصب مورد استفاده قرار مي‌دهد.
عمل لحیم کاری با استفاده از یک ماده بیولوزیکی بنام( آی سی جی) صورت می گیرد که در اثر پرتو دهی لیزر پيوندي مناسب در محل جراحت ايجاد مي‌كند.  
وي در مورد ويژگي‌هاي ليزر به كار رفته گفت: ليزر به كار گرفته شده يك ليزر ديود: با طول موج ‪ ۸۱۰‬نانومتر است كه مي‌تواند در صورت لزوم هم به صورت پالسي و هم به صورت پيوسته عمل كند و زخم را بهبود بخشد.  
دانشيار و مدير گروه بيومتريال دانشكده مهندسي پزشكي افزود: اين پروژه ما بين دانشگاه و صنايع نوين به عنوان حامي منعقد شد و در حال حاضر مرحله آزمايشگاهي خود مي‌گذراند و اميدواريم پس از كسب نتايج مطلوب و مناسب ، آن را در مرحله باليني بسط دهيم
خسروشاهي همچنين در مورد كتاب جديد خود با عنوان ليزر و كاربردهاي آن در پزشكي گفت: تاليف اين كتاب حدود ‪ ۷‬سال به طول انجاميد و در ‪ ۲۲‬فصل نگارش شده كه داراي تمام ويژگي‌هاي خاص يك كتاب استاندارد است و مي‌تواند در مقاطع كارشناسي ارشد و دكترا به عنوان يك مرجع مورد استفاده قرار گيرد
اين كتاب در چهاردهمين دوره انتخاب كتاب برتر دانشگاهي به عنوان كتاب برتر دربخش علوم پايه گروه پزشكي در دانشگاه تهران مورد تقدير قرار گرفت.


اثرات لیزر روی بدن  

• تحریک سلولی: لیزر باعث تشدید رشد و ترمیم مجدد سلول در پوست ، اتصالات ، مفاصل ، بافتها و … می‌گردد.
• افزایش فعالیت بافتها: تولید سلولهای زایا افزایش تولید آنزیمها و پروستا گلاندینها و … را باعث می‌شود.
• ترمیم و تشدید فعالیت DNA : لیزر در RNA بافت کلاژن تغییراتی را ایجاد می‌نماید.
آثار ضد التهابی لیزر  
• کاهش بافت فیبروز: درمان زخمها توسط لیزر امکان پذیر می‌باشد.  
• آثار استریلیزاسیون و میکروب کشی  
• اثرات ضد ویروسی  
• تحریک فعالیتهای بافت عصبی
• افزایش قدرت دفاعی بدن: تولید اینترفرون (مولکول واسطه در سیستم ایمنی) را باعث می‌شود.  
• تقویت نمودن رشد مجدد موها  
• کاهش دادن رشد موها و محو موهای ناخواسته
• ایجاد واسکولاریزاسیون: شکل گیری عروق جدید خونی که باعث خونگیری بهتر بافتها می‌گردد را باعث شده که این خاصیت لیزر عامل اساسی در جوان شدن مجدد پوست می‌باشد.
• افزایش تراکم بافتی با لیزر
موارد منع استفاده از لیزر در پزشکی  
• تقریبا هیچ موردی در منع استفاده از لیزر وجود نداشته و فقط به هنگام حاملگی به علت عدم وجود اطلاعات کافی بهتر است این وسیله با احتیاط استفاده شود.
• در مورد انواع مختلف پوست و یا داروهایی که فرد مورد استفاده قرار می‌دهد باید لیزر را با احتیاط بیشتری بکار برد. برای مثال استفاده از هپارین و وارفارین (داروهایی که معمولا برای رقیق کردن خون بکار می‌روند) منعی در استفاده از لیزر ندارند.
• پس از کشف پنی سیلین کشف لیزر و شناخت قابلیتهای آن در طب بزرگترین انقلاب می‌تواند باشد.  


ایمنی در لیزر

لیزر منبع نوریست که می‌تواند برای اشخاصی که با آن در تماسند خطرناک باشد. حتی لیزرهای با نور کم هم می‌تواند برای بینایی اشخاص مخاطره آمیز باشد. لنسجام ذاتی و پخش اندک نور لیزر به این معناست که این پرتو قادر است در نقطهٔ بسیار کوچکی در شبکیهٔ چشم متمرکز گردد که نتیجتا در عرض چند ثانیه منجر به سوختگی موضعی و آسیبهای دایمی خواهد شد. طول موجهای خاصی از لیزر قادرند ایجاد آب مروارید یا کاتاراکت کرده و حتی منجر به جوش آمدن مایع زجاجیه گردند. علاوه بر این لیزرهای مادن قرمز و فرابنفش خطر بیشتری را متوجه فرد می‌کنند چرا که واکنش بسته شدن پلک در انسان در مواقع خطر احتمالی برای چشم تنها در مواقعی که نور مرئی باشد انجام می‌شود.

رهنمودها

استفاده از پوشش محافظتی برای لیزرهای دستهٔ سوم ثانویه و دستهٔ چهارم قویا توصیه می‌شود و طبق نظر سازمان مدیریت خطرات و ایمنی شغلی ایالات متحده الزامیست. با اینهمه تحقیقات صورت گرفته نشان داده‌اند که دانشمندان محقق حتی در شرایطی که با لیزرهای گروه چهارم سر و کار دارند معمولا از پوششهای محافظ چشمی استفاده نمیکنند. مشکل اینجاست که محافظهایی همچون عینکها پس از مدت کوتاهی ناخوشایند و عذاب آور خواهند بود. برای مثال در طیف سنجی آرایش تجربی دائما تغییر کرده و تنظیم آن مستلزم اینست که شخص مسیر طیف گسیل شده را ببیند. اینکار به اسانی با چشم غیر مسلح قابل انجام است ولی انجام آن با دوربین به مراتب مشکل تر است. در این شرایط افراد بیش از آنکه به ایمنی اهمیت دهند به سادگی و راحتی کار اولویت می‌دهند و معمولا قوانین ایمنی را نقض می‌کنند. گاهی اوقات هم رعایت موازین غیر قابل اجتناب است. برای مثال زمان کار کردن با لیزر RGB از نظر فنی به استفاده از عینکهای ایمنی کاملا مشکی نیاز است.

با اینکه شاید تمامی افرادی که در این زمینه مشغول به کارند با رهنمودهای زیر موافق نباشند ولی قطعا اکثر دانشمندان این رهنمودها را در عرصهٔ کاری رعایت می‌کنند:

هر کسی که با لیزر تماس دارد باید از خطرات آن بطور کامل مطلع باشد. این آگاهی نباید بسته به زمان تماس باشد بلکه بایستی توجه داشت که کارکرد طولانی با خطرات غیر قابل دیدن(مثل خطرات مربوط به پرتوهای لیزر مادون قرمز) معمولا باعث کاهش هشیاری و سهل انگاری افراد می‌گردند.

بسیاری از افرادی که در شرایطی کار می‌کنند که کارشان بر روی میزهای نوری انجام می‌شود و تمامی طیف لیزر در یک سطح افقی حرکت می‌کند و در لبهٔ میز متوقف می‌گردد احساس کاذب ایمنی در برابر لیزر دارند. این افراد تنها به این امر بسنده می‌کنند که اگر چشمانشان در امتداد طیف افقی لیزر قرار نگیرد کاملا ایمن هستند ولی باید دانست که بشکل تصادفی امکان منعکس شدن این طیف در همه حال وجود دارد. رهنمودهای زیر ممکن است در کاهش خطراتن نقش زیادی داشته باشد ولی باید دانست که هنوز هم بسیاری از خطرات تنها بدلیل استفاده نکردن عینکهای محافظ است.

در یک تنظیم نوری مهم، اطمینان از اینکه تمامی آینه ها، فیلترها، و عدسی ها کاملا در حالت عمودی قرار گرفته‌اند مشکل است. این حالت خصوصا زمانی که شرایط کار تغییر می‌کند اهمیت بیشتری میابد. انعکاسهای اتفاقی رو به بالا ممکن است توسط ساعت و یا جواهرات ایجاد شوند. حتی اگر استفاده از زیور آلات ممنوع باشد باز هم امکان انعکاس از وسایل و ابزار شخص که وارد محدودهٔ باریکهٔ نور شده‌اند مثلا توسط پیچ گوشتی امکانپذیر است. بایستی توجه داشت که معمولا انعکاس ها تا زمانی که منجر به آسیب نشده‌اند ناشناخته باقی میمانند.

زمانی که چیزی را از سطح زمین بلند میکنید با بستن پلک چشم نمیتوانید جلوی خطر لیزرهای چند واتی را بگیرید و بایستی از پوشش معمولا کدر چشمی استفاده کنید. این حالت خصوصا زمانی که لیزرها پرتوهای مادون قرمز باشند بیشتر موضوعیت دارد. بستن هر دو چشم در زمین زانو زدن می‌تواند بعنوان یک روش طبیعی برای محافظت از چشم برای کارگرانی که در محدوده کار می‌کنند مطرح باشد.

هیچکس نمیتواند بدون استفاده از محافظهای چشمی از تمامی خطرات ذکر شده جلوگیری کند. خصوصا که در برخی محیطهای کاری از پرتوهای نامرئی مادون قرمز استفاده می‌شود که هیچ نشانهٔ ظاهری هم ندارند. به این ترتیب کار کردن بدون عینک در چنین شرایطی مترادف با معاوظهٔ سلامتی با راحت طلبییست. عدم استفاده از عینک با اینکه معمول است ولی در هیچ قانون حرفه‌ای و مستدلی نگاشته نشده است.

محافظ چشمی مناسب برای هر کسی که در اتاق هست الزامیست و نباید فقط برای کسی که مشغول کار است الزامی در نظر گرفته شود.

مسیر پرتوهای با شدت بالا( بالای 200mW) که معمولا تعدیل نمیشوند با یستی به لولهٔ سیاهی هدایت شوند. این موضوع در خصوص پرتوهای فرابنفش ضعیفتر هم بواسطهٔ احتمال سرطان پوست صدق می‌کند. زمانی که عمل تعدیل و میزان کردن بر روی پرتو لیزر انجام می‌شود این امکان که انرژی آن تا حد بی خطر کاهش یافته و سپس بطور ناگهانی به حد بسیار شدید برسد وجود دارد.

احتیاط خاصی بایستی در رابطه با وارد کردن و خارج کردن آینه ها در مسیر طیف پرتو انجام پذیرد. میزان کردن پرتو هم می‌تواند در جای خود خطرناک باشد چرا که ممکن است در این بین پرتو به تیرکهای فلزی محل تابیده و منعکس گردد. سبکهای بی احتیاط کار کردن ممکن است بواسطهٔ دلایل زیر ایجاد شده و یا تسریع گردد:
سخت بودن دسترسی به حفاظهای چشمی مناسب( خصوصا زمانی که کارگران با طول موجهای مختلف کار می‌کنند) ابزارهای محافظ بسیار ناراحت و آزار دهنده ارزیابی غیر منطقی خطرات قوانین ایمنی بسیار سختگیرانه که باعث تشویق کارگران به نقض کردن آنها می‌شود. نداشتن دانش کلی در خصوص موضوعات مربوط به ایمنی

ایمنی الکتریکی

بحث در مورد ایمنی لیزر را نمیتوان بدون در نظر گرفتن ایمنی الکتریکی در شکل عمومی کامل دانست. لیزرها عموما در ولتاژ بالا هستند. بطور مثال لیزرهای موجی کوچک 5mJ 400 ولت به بالا هستند و این میزان به اندازهٔ چندین کیلوولت برای لیزرهای قوی تر افزوده می‌گردد. این نیرو در کنار آب پر فشاری که برای خنک کردن لیزرها مورد استفاده قرار میگیرد و یا ابزارهای الکتریکی مربوطه باعث ایجاد خطر بیشتری در خصوص لیزرها می‌گردد. بطور کلی این کاملا ضروریست که برای جلوگیری از ایجاد شوک الکتریکی در زمان آب گرفتگی احتمالی محل تمام قطعات الکتریکی حداقل 10 اینچ از زمین فاصله داشته باشند. میز نوری، لیزرها و دیگر تجهیزات بایستی بشکل صحیحی نصب گردند.


پايان

گردآورنده و تدوين کننده گان :

دوستي - زرين پور
از سایت
knowclub.net
هیهات منا الذلة

Old Moderator

Old Moderator



نماد کاربر
پست ها

1577

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 1 مرتبه
تاريخ عضويت

شنبه 11 شهریور 1385 14:24

آرشيو سپاس: 252 مرتبه در 138 پست

نور و امواج الكترومغناطيس

توسط Sardar » سه شنبه 7 آذر 1385 17:56

نور و امواج الكترومغناطيس

نوشته: حسين جوادي

مقدمه

امروزه مي دانيم كه نور يك موج الكترمغناطيسي است و بخش بسيار كوچكي از طيف الكترمغناطيسي را تشكيل مي دهد. بنابراين براي شناخت نور بايستي به بررسي امواج الكترومغناطيسي پرداخت. اما از آنجاييكه مكانيك كلاسيك قادر به توضيح كامل امواج الكترومغناطيسي نيست، الزاماً بايستي به مكانيك كوانتوم مراجعه كرد. اما قبل از وارد شدن به مكانيك كوانتوم لازم است با برخي از خواص نور آشنا شد و دليل نارسايي مكانيك كلاسيك را دانست. لذا در اين فصل دانش نور را تا پيش از ارائه شدن رابطه ي مشهور پلانك بررسي مي كنيم و در فصل جداگانه اي خواص امواج الكترومغناطيسي بعد از مكانيك كوانتوم و نسبيت بررسي خواهد شد.

خواص نور

نخستين مسئله اي مهم جلوه مي كرد اين بود كه نور چيست؟ از آنجاييكه عامل ديدن بود و در تاريكي چيزي ديده نمي شد، سئوال اين بود كه نور چيست؟ چرا مي بينيم و نور چگونه و توسط چه چيرزي توليد مي شود؟ بالاخره اين نظريه پيروز شد كه نور توسط اجسام منير نظير خورشيد و مشعل توليد مي شود. بعد از آن مسئله انعكاس نور مورد توجه قرار گرفت و اينكه چرا برخي از اجسام بهتر از ساير اجسام نور را باز تابش مي كنند؟ چرا نور از برخي اجسام عبور مي كند و از برخي ديگر عبور نمي كند؟ چرا نور علاوه بر آنكه سبب ديدن است موجب گرم شدن نيز مي شود؟ نور چگونه منتقل مي شود؟ سرعت آن چقدر است؟ و سرانجام ماهيت نور و نحوه ي انتقال آن چيست؟

نخستين آزمايش مهم نور توسط نيوتن در سال 1666 انجام شد. وي يك دسته اشعه نور خورشيد را كه از شكاف باريكي وارد اتاق تاريكي شده بود، بطور مايل بر وجه يك منشور شيشه اي مثلث القاعده اي تابانيد. اين دسته هنگام ورود در شيشه منحرف شد و سپس هنگام خروج از وجه دوم منشور باز هم در همان جهت منحرف شد.

نيوتن دسته اشعه خارج شده را بر يك پرده سفيد انداخت. وي مشاهده كرد كه به جاي تشكيل يك لكه سفيد نور، دسته اشعه در نوار رنگيني كه به ترتيب مركب از رنگهاي سرخ، نارنجي، زرد، سبز، آبي و بنفش است پراكنده شده است. نوار رنگيني را كه از مولفه هاي نور تشكيل مي شود، طيف مي نامند.

نيوتن نظر داد كه نور از ذرات بسيار ريز - دانه ها - تشكيل مي شود كه با سرعت زياد حركت مي كند. علاوه بر آن به نظر نيوتن نور در محيط غليظ باسرعت بيشتري حركت مي كند. اگر نظر نيوتن در مورد سرعت نور درست مي بود مي بايست سرعت نور در شيشه بيشتر از هوا باشد كه مي دانيم درست نيست.

هويگنس در سال 1690 رساله اي در شرح نظريه موجي نور منتشر كرد. طبق اصل هويگنس حركت نور به صورت موجي است و از چشمه هاي نوري به تمام جهات پخش مي شود. هويگنس با به كاربردن امواج اصلي و موجك هاي ثانوي قوانين بازتاب و شكست را تشريح كرد. هويگنس نظر داد كه سرعت نور در محيط هاي شكست دهنده كمتر از سرعت نور در هوا است كه درست است.

پيروزي نظريه موجي نور

نظريه دانه اي نيوتن هرچند بعضي از سئوالات را پاسخ مي گفت، اما باز هم پرسش هايي وجود داشت كه اين نظريه نمي توانست براي آنها جواب قانع كننده اي ارائه دهد. مثلاً چرا ذرات نور سبز از ذرات نور زرد بيشتر منحرف مي شوند؟ چرا دو دسته اشعه ي نور مي توانند بدون آنكه بر هم اثر بگذارند، از هم بگذرند؟

اما بر اساس نظريه موجي هويگنس، دو دسته اشعه ي نوراني مي توانند بدون آنكه مزاحمتي براي هم فراهم كنند از يكديگر بگرند. هويگنس نمي دانست كه نور موج عرضي است يا موچ طولي، و طول موج هاي نور مرئي را نيز نمي دانست. ولي چون نور در خلاء نيز منتشر مي شود، وي مجبور شد محيط يا رسانه حاملي براي اين انتشار اين امواج در نظر بگيرد. هويگنس تصور مي كرد كه اين امواج توسط اتر منتقل مي شوند. به نظر وي اتر محيط و مايع خيلي سبكي است و همه جا، حتي ميان ذرات ماده نيز وجود دارد.

نظري هويگنس نيز بطور كامل رضايت بخش نبود، زيرا نمي توانست توضيح دهد كه چرا سايه ي واضح تشكيل مي شود، يا چرا امواج نور نمي توانند مانند امواج صوت از موانع بگذرند؟

نظريه موجي و دانه اي نور بيش از يكصد سال با هم مجادله كردند، اما نظريه دانه اي نيوتن بيشتر مورد قبول واقع شده بود، زيرا از يكطرف منطقي تر به نظر مي رسيد و از طرف ديگر با نام نيوتن همراه بود. با وجود اين هر دو نظريه فاقد شواهد پشتوانه اي قوي بودند. تا آنكه بتدريج دلايلي بر موجي بودن نور ارائه گرديد

لئونارد اويلر فكر امواج دوره اي را تكميل كرد، همچنين دليل رنگ هاي گوناگون را مربوط به تفاوت طول موج آنها دانست. و اين گام بلندي بود. در سال 1800 ويليام هرشل آزمايش بسيار ساده اما جالبي انجام داد. وي يك دسته اشعه ي نور خورشيد را از منشور عبور داد و در ماوراي انتهاي سرخ طيف حاصل دماسنجي نصب كرد. جيوه در دما سنج بالا رفت، بدين ترتيب هرشل تابشي را كشف كرد كه به تابش زير قرمز مشهور شد.

در همين هنگام يوهان ويلهلم ريتر انتهاي ديگر طيف را كشف كرد. وي دريافت كه نيترات نقره كه تحت تاثير نور آبي يا بنفش به نقره ي فلزي تجزيه و رنگ آن تيره مي شود، اگر در وراي طيف، در جاييكه بنفش محو مي شود، نيترات نقره قرار گيرد حتي زودتر تجزيه مي شود. ريتر نوري را كشف كرد كه ما اكنون آن را فوق بنفش مي ناميم. بدين ترتيب هرشل و ريتر از مرزهاي طيف مرئي گذشتند و در قلمروهاي جديد تابش پا نهادند. در اين هنگام دلايل جديدي براي موجي بودن نور توسط يانگ و فرنل ارائه گرديد.

در سال 1801 توماس يانگ دست به آزمايش بسيار مهمي زد. وي يك دسه اشعه ي باريك نور را از دو سوراخ نزديك بهم گذارانيد و بر پرده اي كه در عقب اين سوراخ نصب كرده بود تابانيد. احتمال مي رفت كه اگر نور از ذرات تشكيل شده باشند، محل تلاقي دو دسته اشعه اي كه از سوراخها عبور كرده اند، بر روي پرده روشن تر از جاهاي ديگر باشد. اما نتيجه اي كه يانگ به دست آورد چيزي ديگر بود. بر روي پرده يك گروه نوارهاي روشن تشكيل شده بود كه هر يك به وسيله ي يك نوار تاريك از ديگري جدا مي شد. اين پديده به سهولت با نظريه موجي نور توضيح داده شد.

نوار روشن نشان دهنده ي تقويت امواج يكي از دسته ها به وسيله ي امواج دسته ي ديگر است. به گفته ي ديگر، هر جا كه دو موج همفاز شوند، بر يكديگر افزوده مي شوند و يكديگر را تشديد مي كنند. از طرف ديگر نوارهاي تاريك نشان دهنده ي جاهايي است كه امواج در فاز مقابلند، در نتيجه يكديگر را خنثي مي كنند. اگر چه يانگ بارها تاكيد كرد كه برداشت هايش ريشه در پژوهش هاي نيوتن دارد، اما به سختي مورد حمله قرار گرفت و نظريات وي خالي از هر گونه ارزش تلقي شد. با اين وجود يانگ طول موج هاي متفاوت نور مرئي را اندازه گرفت.

در سال 1814 ژان فرنل بي خبر از كوششهاي يانگ مفاهيم توصيف موجي هويگنس و اصل تداخل را با هم تركيب كرد و اظهار داشت: ارتعاشات يك موج درخشان را در هر يك از نقاط آن مي توان به عنوان مجموع حركت هاي بنيادي دانست كه به آن نقطه مي رسند. بر اثر انتقادهاي شديد طرفداران نيوتن، فرنل تاكيدي رياضي يافت. وي توانست نقش هاي پراش ناشي از موانع و روزنه هاي گوناگون را محاسبه كند و به طور رضايت بخشي انتشار مستقيم نور را در محيط هاي همسانگرد و همگن توضيح دهد. بدينسان انتقاد عمده ي طرفداران نيوتن را نسبت به نظريه موجي بي اثر كند. هنگاميكه فرنل به تقدم يانگ در اصل تداخل پي برد، هرچند اندكي مايوس شد، اما نامه اي به يانگ نوشت و احساس آرامش خود را از هم راي بودن با او ابراز داشت.

قبل از ادامه ي بحث در مورد كارهاي فرنل لازم است موج طولي و موج عرضي را تعريف كنيم. در مجو طولي جهت انتشار با جهت ارتعاش يكي هستند. نظير نوسان يك فنر. اما در موج عرضي جهت ارتعاش بر جهت انتشار عمود است، نظير موج بر سطح آب كه نوسان و انتشار عمود بر هم هستند.

فرنل تصور مي كرد امواج نور، امواج طولي هستند. اما تصور موج طولي نمي توانست خاصيت قطبش نور را توجيه كند. فرنل و يانگ چندين سال با اين مسئله درگير بودند تا سرانجام يانگ اظهار داشت كه ممكن است ارتعاش اتري همانند موجي در يك ريسمان عرضي باشد. ولي امواج عرضي انها در يك محيط مادي منتقل شوند. از طرفي ديگر با توجه به سرعت نور ( كه در آنزمان مقدار آن را نمي دانستند ولي مي دانستند كه فوق العاده زياد است)، اتر نمي توانست گاز يا مايع باتشد و بايد جامد و در عين حال خيلي صلب باشد حتي مي بايست صلب تر از فولاد باشد. از اين گذشته اتر مي بايست در تمام مواد نفوذ كند، يعني نه تنها در فضا، بلكه بايد در بتواند گازها، آب، شيشه و حتي در چشم ها نفوذ كند، زيرا نور وارد چشم نيز مي شود. علاوه بر اين اتر نبايستي هيچگونه اصطكاكي داشته باشد و مانع بهم خوردن پلك ها گردد. با وجود اين با تمام مشكلاتي كه اتر داشت براي توجيه موجي بودن نور مورد قبول واقع شد. بدين ترتيب در سال 1825 نظريه موجي نور مورد قبول واقع شد و نظريه دانه اي نيوتن طرفداران چنداني نداشت .

محاسبه سرعت نور

اولين كسي كه براي محاسبه ي سرعت نور اقدام كرد، گاليله بود. وي به اتفاق همكارش براي اندازه گيري سرعت نور اقدام كردند. روش كار به اين طريق بود كه همكار گاليله در حاليكه فانوسي در دست داشت بالاي تپه اي ايستاده بود و گاليله بالاي تپه اي ديگر. هر دو با خود فانوسي داشتند كه روي آن را پوشانده بودند. دستيار وي به مجرد آنكه نور گاليله را مي ديد، با برداشتن پرده از روي فانوس خود به گاليله علامت مي داد. گاليله اين آزمايش را با فواصل بيشتر و بيشتر تكرار كرد، اما نتوانست اختلاف زماني بين برداشتن پرده از روي فانوس خود و دستيارش به دست آورد و سرانجام گفت كه سرعت نور خيلي زياد است.

نخستين بار سرعت نور در سال 1676 توسط رومر (Romer) با استفاده از ماه گرفتگي محاسبه شد و معلوم گشت كه سرعت نور نيز محدود است. عددي را كه رومر به دست آورد 215 هزار كيلومتر بر ثانيه بود. اين عدد آنقدر بزرگ بود كه معاصران وي آن را باور نمي كردنددر سال 1726 برادلي با استفاده از تغيير وضعيت ستارگان نسبت به زمين سرعت نور را محاسبه كرد و عدد سيصد هزار كيلومتر بر ثانيه را به دست آورد.

نخستين بار فيزيو با ستفاده از روش غير نجومي و اصلاح روش گاليله سرعت نور اندازه گيري كرد و مقدار آن را سيصد و سيزده هزار كيلومتر بر ثانيه به دست آورد. بتدريج همراه با پيشرفت وسائل اندازه گيري هاي زيادي انجام شد و امروزه مقدار سيصد هزار كيلومتر بر ثانيه پذيرفته شده است .

در زمان فرنل اين سئوال مطرح بود كه آيا حركت زمين در ميان اتر موجب ايجاد اختلافي قابل مشاهده بين نور چشمه ي زميني و چشمه هاي فرازميني مي شود يا نه؟ آراگو به طور تجربي دست به آزمايش زد و دريافت كه هيچگونه اختلافت قابل مشاهده اي در اين زمينه وجود ندارد. رفتار نور چنان بود كه گويي زمين نسبت به اتر بي حركت است.

فرنل براي توضيح آن اظهار داشت كه نور هنگام عبور از يك ماده ي شفاف متحرك كشيده مي شود و رابطه زير را ارائه داد:


v=c/n + or - vw(1-1/n^2)


كه در آن v=c/n , vw سرعت نور در يك محيط غليظ مثلاً آب است و سرعت آب و جمله ي بعدي به دليل حركت آب نسبت به وجود مي آيد.

در هر محيط مادي سرعت نور و طول موج آن مقدارشان از مقدار خلا كمتر است كميتي كه در هر محيطي ثابت مي ماند فركانس نور هست. فركانس نور با طول موجش نسبت عكس دارد:

(V=F L) كه در آن F معرف فركانس و L معرف طول موج و V معرف سرعت نور در محيط مادي مي باشد .

در اپتيك خواص محيط در يك طول امواج را مي توان توسط يك پارامتر يعني نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در محيط توصيف نماييم. اين پارامتر ضريب شكست نام دارد.

(n=c/v) بنابر اين در يك محيط مادي داريم (V=F L ) كه در اين رابطه (n) اين ضريب شكست تنها كميتي است كه براي محاسبه رفتار نور در محيط مورد نياز هست. از آنجايي كه سرعت نور در محيط هاي مختلف متفاوت است ،تعيين مسير پيشروي نور رديايي پرتو) كه از ميان محيط هاي مختلف طي مسير مي كند مشكل مي باشد.

نور و الكترومغناطيس

همزنان با تلاشهاي يانگ و فرنل فارادي، اورستد، آمپر و عده اي ديگر از فيزيكدانان روي پديده هاي الكتريكي و مغناطيسي و وابستگي آنها كار مي كردند كه ظاهراً هيچ ربطي به نور نداشت. اما بعدها مشخص گرديد كه الكتريسيته و مغناطيس و نور از هم جدا نيستند. به همين دليل در اينجا اشاره اي كوتاه به الكترسيسته و مغناطيس داريم و سپس امواج الكترومغناطيسي را بيان خواهيم كرد كه نور بخش بسيار كوچكي از آن است.

نيروي الكتريكي

دو جسم كه داراي بار الكتريكي باشند بر يكديگر نيرو وارد مي كنند. كولن تحت تاثير قانون جهاني گرانش نيوتن مقدار نيرويي را كه اجسام باردار بر يكديگر وارد مي كنند به طور رياضي بيان كرد كه طبق آن اين مقدار با حاصلضرب بارها متناسب و با مجذور فاصله نسبت عكس دارد.


F=kqQ/r^2


بين نيروي گرانش و نيروي الكتريكي دو اختلاف وجود دارد:

اول اينكه گرانش همواره جاذبه است. در حاليكه نيروي الكتريكي مي تواند جاذبه يا دافعه باشد. دو بار الكتريكي همنام يكديگر را دفع مي كنند و دو بار الكتريكي غير همنام يكديگر را جذب مي كنند.

اختلاف ديگر نيروهاي الكتريكي و گرانشي در مقدار آنها است. به عنوان مثال نيروي الكتريكي كه دو الكترون به يكديگر وارد مي كنند، تقريبا هزار ميليارد ميليار ميليارد برابر نيروي گرانشي است كه اين دو الكترون برهم وارد مي كنند.

كولن پس از ارائه قانون الكتريكي خود، در صدد تهيه قانوني براي نيروي مغناطيسي برآمد. كولن براي نيروي مغناطيسي فرمولي مشابه با نيروي الكتريكي به دست آورد كه مورد توجه فيزيكدانان واقع نشد. اما پس از كشف ارتباط متقابل ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي، مشخص شد كه اين دو ميدان مستقل از هم نيستند. كه آن را نيروي الكترومغناطيسي مي نامند. برد اين نيرو نيز بينهايت است.

الكترومغناطيس

مبدا علم الكتريسيته به مشاهده معروف تالس ملطي در 600 سال قبل از ميلاد بر ميگردد. در آن زمان تالس متوجه شد كه يك تكه كهرباي مالش داده شده خرده هاي كاغذ را ميربايد. از طرف ديگر مبدا علم مغناطيس به مشاهده اين واقعيت برميگردد كه بعضي از سنگها (يعني سنگهاي ماگنتيت) بطور طبيعي آهن را جذب ميكند. اين دو علم تا سال 1199-1820 به موازات هم تكامل مييافتند.

در سال 1199-1820 هانس كريستان اورستد (1777-1851) مشاهده كرد كه جريان الكتريكي در يك سيستم ميتواند عقربه قطب نماي مغناطيسي را تحت تاثير قرار دهد. بدين ترتيب الكترومغناطيس به عنوان يك علم مطرح شد. اين علم جديد توسط بسياري از پژوهشگران كه مهمترين آنان مايكل فاراده بود تكامل بيشتري يافت.

جيمز كلارك ماكسول قوانين الكترومغناطيس را به شكلي كه امروزه ميشناسيم، در آورد. اين قوانين كه معادلات ماكسول ناميده ميشوند، همان نقشي را در الكترومغناطيس دارند كه قوانين حركت و گرانش در مكانيك دارا هستند

در مكانيك كلاسيك و ترموديناميك تلاش ما بر اين است كه كوتاهترين وجمع و جورترين معادلات يا قوانين را كه يك موضع را تا حد امكان به طور كامل تعريف مي‌كنند معرفي كنيم. در مكانيك به قوانين حركت نيوتن و قوانين وابسته به آنها ، مانند قانون گرانش نيوتن، و در ترموديناميك به سه قانون اساسي ترموديناميك رسيديم. در مورد الكترومغناطيس ، معادلات ماكسول به عنوان مبنا تعريف مي‌شود. به عبارت ديگر مي‌توان گفت كه معادلات ماكسول توصيف كاملي از الكترو‌مغناطيس به دست مي‌دهد و علاوه برآن اپتيك را به صورت جزء مكمل الكترومغناطيس پايه گذاري مي‌كند. به ويژه اين معادلات به ما امكان خواهد داد تا ثابت كنيم كه سرعت نور در فضاي آزاد طبق رابطه :


(C=1/sqr(M.E.))


به كميتهاي صرفا الكتريكي و مغناطيسي مربوط مي‌شود .

يكي از نتايج بسيار مهم معادلات ماكسول ، مفهوم طيف الكترومغناطيسي است كه حاصل كشف تجربي موج راديويي است. قسمت عمده فيزيك امواج الكترومغناطيسي را از چشمه‌هاي ماوراي زمين دريافت مي‌كنيم و در واقع همه آگاهي هايي كه درباره جهان داريم از اين طريق به ما مي‌رسد. بديهي است كه فيزيك امواج الكترو مغناطيسي خارج از زمين در گسترده نور مرئي از آغاز خلقت بشر مشاهده شده‌اند.

فيزيك امواج الكترو مغناطيسي يك رده از فيزيك امواج است كه داراي مشخصات زير است.

امواج الكترو مغتاطيسي داراي ماهيت و سرعت يكسان هستند و فقط از لحاظ فركانس ، يا طول موج با هم تفاوت دارند .

در طيف فيزيك امواج الكترو مغناطيس هيچ شكافي وجود ندارد. يعني هر فركانس دلخواه را مي‌توانيم توليد كنيم.

براي مقياس‌هاي بسامد يا طول موج ، هيچ حد بالا يا پائين تعيين شده اي وجود ندارد.

قسمت عمده اين فيزيك امواج داراي منبع فرازميني هستند.

فيزيك امواج الكترومغناطيسي جزو امواج عرضي هستند.

فيزيك امواج الكترومغناطيسي از طولاني‌ترين موج راديويي ، با طول موج‌هاي معادل چندين كيلومتر ، شروع شده پس از گذر از موج راديويي متوسط و كوتاه تا نواحي كهموج ، فروسرخ و مرئي امتداد مي‌يابد. بعد از ناحيه مرئي فرابنفش قرار دارد كه خود منتهي به نواحي اشعه ايكس ، اشعه گاما و پرتوي كيهاني مي‌شود. نموداري از اين طيف كه در آن نواحي قراردادي طيفي نشان داده مي‌شوند در شكل آمده است كه اين تقسيم بندي‌ها جز براي ناحيه دقيقا تعريف شده مرئي لزوما اختياري‌اند.

يكاهاي معروف فيزيك امواج الكترومغناطيسي

طول موج لاندا بنا به تناسب مورد ، برحسب متر و همچنين ميكرون يا ميكرومتر ، واحد آنگستروم نشان داده مي‌شود. اين واحد اكنون دقيقا معادل 10- ^ 10 متر تعريف شده است.

ناحيه مرئي يا نور مرئي ( 4000-7500 آنگستروم ) توسط نواحي فروسرخ از طرف طول موج‌هاي بلند ، فرابنفش از طرف طول موج‌هاي كوتاه ، محصور شده است. معمولا اين نواحي به قسمت هاي فروسرخ و فرابنفش دور و نزديك ، با محدوده‌هايي به ترتيب در حدود 30 ميكرومتر و 2000 آنگستروم تقسيم مي‌شوند كه نواحي مزبور داراي شفافيت نوري براي موادي شفاف از جمله منشورها و عدسي‌ها مي‌باشند .

طبيعت نور

حساسيت اندام هاي ديداري به نور بسيار زياد است. بنابر تازه‌ترين اندازه گيريها ، براي ‏احساس نور كافي است كه حدود انرژي تابشي در هر ثانيه و تحت شرايط مناسب بر ‏چشم بتابد. به عبارت ديگر ، توان كافي براي تحريك نوري قابل احساس مساوي ‏است.

چشم انسان از جمله حساسترين وسايلي است كه مي تواند وجود نور را درك كند. اثر ‏نور بر چشم در فرايند شيميايي معيني خلاصه مي شود. كه در لايه حساس چشم پديد ‏مي آيد و باعث تحريك عصب بينايي و مركزهاي مربوط در مغز قدامي مي شود. اثر ‏شيميايي نور مشابه با كش روي اي حساس چشم انسان را مي توان در محور ‏تدريجي رنگها در نور مشاهده كرد .

با استفاده از اين وسايل خاص مي توان پديد آمدن جريان الكتريكي بر اثر نور را به ‏سهولت آشكار كرد. اگر بام يك خانه كوچك را بتوان با ماده اي كه در فتوسلها بكار مي ‏رود پوشاند، مي توان در يك روز آفتابي به كمك انرژي نوري جريان الكتريكي با توان چند ‏كيلووات بهت آورد. سرانجام بايد متمركز شد كه اثر مكانيك نور را نيز مي توان ‏مشاهده كرد. اين اثر در فشار نور بر سطح بازتاب دهنده يا جذب كننده نور آشكار مي ‏شود.

اگر جسم را به شكل پره‌هاي متحركي بسازيم، چرخش چنين پره‌هايي بر اثر نور تابشي ‏را مي توان ديد. اين آزمايش جالب توجه اولين بار در 1900 توسط بروف در مسكو انجام ‏شده است. محاسبه‌ها نشان مي دهد كه تابش پرتوهاي خورشيدي بر آينه‌‌ها اثر مي كند.

معادلات الكترومغناطيس ماكسول و آغاز بحران فيزيك نيوتني

ماكسول تمام دانش تجربي آن روزگار را در مجموعه واحدي از معادلات رياضي به طور بارزي خلاصه كرد و جهان علم را شديداً تحت تاثير قرار داد. چنانكه همگان به تحسين وي پرداختند. لودويك بولتزمن از قول گوته مي نويسد كه آيا خدا بود كه اين سطور را نوشت.

وي به شيوه اي صرفاً نظري نشان داد كه ميدان مغناطيسي مي تواند همانند موجي عرضي در اتر نور رسان انتشار يابد. پذيرش موجي نور به همان اندازه پذيرش يك زمينه ي فراگير يعني اتر نور رسان را ايجاب مي كرد. ماكسول در اين مورد مي گويد.

اترها را ابداع كردند تا سيارات در آنها شناور باشند، جوهاي الكتريكي و شارهاي مغناطيسي را تشكيل دهند، احساس ها را از يك پاره ي پيكر ما به پاره ي ديگر منتقل كنند. ولي آخر، تا آنجا كه تمامي فضا سه يا چهار بار از اترها پر شده است... تنها اتري كه باقيمانده است، همان است كه توسط هويگنس براي توضيح انتشار نور ابداع شده است.

بنابراين سرعت ثابت امواج الكترمغناطيسي بايستي نسبت به يك دستگاه مقايسه مي شد، و اين دستگاه همان دستگاه اتر بود. يعني اتر ساكن مطلق فرض مي شد و تمام اجسام نسبت به آن در حركت بودند و سرعت امواج الكترومغناطيسي و در حالت خاص سرعت نور نسبت به اتر ثابت بود. اين نظريه در حالي شكل گرفت كه نسبيت گاليله اي نيز معتبر و بي نقص تصور مي شد. بنابراين اگر سرعت نور نسبت به يك دستگاه لخت c باشد و دستگاه با سرعت v نسبت به اتر در حركت باشد، در آنصورت سرعت نور نسبت به اتر w برابر خواهد شد با w=c+v چنانچه نور در جهت مخالف دستگاه حركت كند، آنگاه خواهيم داشت w=c-v نتيجه اينكه در اواخر قرن نوزدهم ميلادي فيزيك نظري بر سه بنياد زير مبتني بود.

معادلات نيوتن

نسبيت گاليله اي

معادلات ماكسول

بر اين اساس ماكسول به فكر محاسبه سرعت حركت منظومه ي شمسي نسبت به اتر افتاد. وي در سال 1879 طي نامه اي كه براي تاد در آمريكا نوشت، طرحي را براي اندازه گيري سرعت حركت منظومه ي شمسي نسبت به اتر پيشنهاد كرد. يك آمريكايي به نام مايكلسون اين طرح را دنبال كرد و براي انجام آزمايش تداخل سنجي نيز ساخت و در سال 1880 آزمايش كرد.

آزمايش مايكلسون

آزمايش مايلكسون بر اساس نسبيت گاليله شكل گرفت. در نسبيت گاليله اي همه ي اجسام نسبت به اتر كه ساكن فرض شده بود حركت مي كردند. بنابراين اگر جسمي مثلاً زمين نسبت به اتر با سرعت V1 در حركت بود و جسم ديگري مثلاً يك راكت نسبت به زمين با سرعت V2 حركت مي كرد، انگاه سرعت راكت نسبت به اتر از رابطه ي زير به دست مي آمد:


V=v1+V2


سئوال مايكلسون اين بود كه اگر دو شعاع نوراني يكي عمود بر جهت حركت زمين و ديگري همجهت با آن به دو آينه كه در فاصله مساوي از منبع نور قرار دارند بفرستيم، كداميك زودتر بر مي گردد؟ طبق محاسبات مايكلسون كه در ادامه خواهد آمد و با استفاده از نسبيت گاليله اي و مطلق بودن زمان و با توجه به جمع برداري سرعت ها، زمان رفت و برگشت دو شعاع نوراني قابل محاسبه و با توجه به آن مي توان سرعت مطلق زمين را نسبت به اتر محاسبه كرد.

با توجه به شكل آزمايش مايكلسون، يك پرتو نوري (مايكلسون از نور خورسيد استفاده كرد) به آينه مياني دستگاه برخورد مي كند. آينه نيمه اندود است قسمتي از نور را عبور مي دهد و بخشي از آن را با توجه به زاويه اي كه با نور ورودي تشكيل داده تحت زاويه 45 درجه منعكس مي كند.

پرتو عبوري در رفت و بازگست بازوي تداخل سنج را طي مي كند كه با توجه به اينكه در رفت و بازگشت به ترتيب سرعت هاي زير خواهد داشت:


c+v and c-v


كه در آن c , v به ترتيب سرعت نور نسبت به زمين و سرعت زمين نسبت به اتر است. بنابراين زمان رفت و برگشت پرتو موازي با حركت زمين برابر خواهد شد با


T1=(L/c+v)+(L/c-v)=2Lc/c2-v2


كه در آن L طول بازوي تداخل سنج است.

اما پرتوي كه عمود بر جهت حركت منعكس مي شود، قبل از آنكه به منعكس كننده برسد، منعكس كننده قدري جابجا شده و كه در اين حالت كقدار جابجايي آن با بازوي تداخل سنج و مسير نور يك مثلث قائم الزاويه تشكيل مي دهد. كه مي توان نشان داد زمان رفت و برگشت تور در جهت عمود بر جهت حركت رمين برابر است با:


T2=2L/(c2-v2)1/2


با تقسيم طرفين روابط بالا بر يكديگر و پس از ساده كردن خواهيم داشت:


T2=T1/(1-v2/c2)1/2


در اين رابطه سرعت نور مشخص است و زمانها با آزمايش قابل محاسبه هستند و تنها مجهول آن v يعني سرعت زمين نسبت به اتر مجهول بود كه طبق پيش بيني مايكلسون بسادگي قابل محاسبه بود.

مايكلسون براي آنكه طول بازوي تداخل سنج هم موجب بروز اشكال نشود با چرخندان آن به اندازه 90 درجه تنها يك طول مورد استفاده قرار گرفت، با اين وجود نتيجه ي آزمايش منفي بود. بارها و بارها اين آزمايش و حتي با در سال 1987 به كمك مورلي تكرار شد، بازهم نتيجه منفي بود و دو زمان اندازه گيري شده با هم برابر بود. يعني آزمايش نشان داد كه زمين نسبت به اتر ساكن است.

بحران فيزيك كلاسيك

آنچه از اين آزمايش به دست آمد بسيار گيج و ناراحت كننده بود. اولين فكري كه قوت گرفت اين بود كه بايد اشكال از معادلات ماكسول باشد كه تنها بيست سال از عمر آن مي گذشت. يعني بايد آنها را طوري تغيير داد تا با نسبيت گاليله اي سازگار باشد. اما آزمايش فيزو و ساير نتايج حاصل از حركت نور و امواج الكترومغناطيسي آنها را تاييد مي كرد.

مورد بعدي اشكال را به مكانيك نيوتني وارد كردند، اما مكانيك نيوتني هم در جهان معمولي پا برجا و با تجربه سازگار بود. هر تلاشي كه براي توجيه علت شكست نتيجه ي آزمايش مايكلسون انجام مي دادند، با شكست رو به رو مي شد. در اين ميان دو نظريه از بقيه حالب تر به نظر مي رسيد.

يكي كشش اتري كه به موجب آن جارجوب اتر بطور موضعي به كليه ي اجسام با جرم محدود متصل است. اين نظريه هيچ اصلاحي را در قوانين نيوتن، نسبيت گاليله اي و معادلات ماكسول لازم نمي دانست. اما اين نظري با كجراهي نور ستارگان ناسازگار بود.

نظريه دوم نظريه گسيلي بود كه طبق آن معادله هاي ماكسول را بايد طوري اصلاح مي كردند كه سرعت نور با سرعت چشمه ي صادر كننده بستگي داشته باشد. اين نظريه نيز با نور واصل از ستارگان دوتايي ناسازگار بود

سرانجام در سال 1893 فيتز جرالد نظريه ي عجيبي ارائه داد. طبق نظر فيتز جرالد، تمام اجسام در جهت حركت خود نسبت به اتر منقبض مي شوند و عامل انقباض برابر است با:


1/sqr(1-(v2/c2)^2)


اين نظريه هرچند عجيب و ساختگي به نظ مي رسيد، اما جون فرضيه اتر را مي پذيرفت و معادلات الكترومغناطيس ماكسول را تغيير نمي داد و در عين حال اصول مكانيك بهمان شكل قبلي باقي مي گذاشت و نتيجه ي آزمايش را نيز توجيه مي كرد، بيشتر مورد قبول بود.

متعاقب آن لورنتس تبديلات خود را كه به تبديلات لورنتس معروف است ارائه كرد :


Lorentz Transformation



The primed frame moves with velocity v in the x direction with respect to the fixed reference frame. The reference frames coincide at t=t'=0. The point x' is moving with the primed frame.


در همان دوران كه لورنتس روي اشعه ي كاتدي كار مي كرد، اين انقباض را بوسيله ي نظريه الكتروني خود توضيح داد. وي نظر داد كه جرم ذره اي باردار كه بر اثر حركت در حجم كوچكتري متمركز مي شود، اضافه خواهد شد. و بدين تريب نظريه تغييرات جرم نيز براي اولين بار در فيزيك مطرح شد.

تمام اين كوششها براي حفظ دستگاه مرجع مطلق اتر انجام شد، اما ديگر اين موجود ناسازگاري خود را با مشاهدات تجربي نشان داده بود. پوانكاره نخستين كسي بود كه اظهار داشت آين اتر ما واقعاً وجود دارد؟ من اعتقاد ندارم كه مشاهدات دقيقتر ما هرگز بتواند چيزي بيشتر از جابجايي هاي نسبي را آشكار كند

بدين ترتيب فيزيك نظري در آغاز قرن بيستم با بزرگترين بحران دوران خود رو به رو بود .


منبع : www.cph-theory.com
هیهات منا الذلة

Old Moderator

Old Moderator



نماد کاربر
پست ها

1577

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 1 مرتبه
تاريخ عضويت

شنبه 11 شهریور 1385 14:24

آرشيو سپاس: 252 مرتبه در 138 پست

ليزرهاي فضائي

توسط Sardar » يکشنبه 24 دی 1385 22:43

ليزرهاي فضائي

گامي نو در كشف حيات در منظومه شمسي

به نام او

همانطور كه ميدانيد ليزرها در ماموريت هاي فضائي استفاده هاي جديدي پيدا كرده اند . براي بررسي يك موضوع خاص ليزرها ميتوانند در وسيله اي به نام طيف سنج مورد استفاده قرار بگيرند . يكي از كاربردهاي طيف سنج استفاده از آن براي تشخيص تركيبات شيميائي به وسيله نور است . براي مثال وقتي پرتوي نوري از ميان يك گاز عبور ميكند گاز مورد نظر بر طول موج آن اثرهاي خاصي ميگذارد .براي مثال گازهاي زيادي هستند كه طول موج هاي مختلفي از نور را در خود جذب ميكنند . بنابراين نور عبور كرده از گاز ميتواند يك انگشت نگاري منحصر به فرد از آن گاز باشد . (بنابراين به كمك طيف سنج ميتوانيم به تشخيص نوع گاز مورد نظر بپردازيم )

مثلا وقتي يك طيف سنج نور خورشيد از بالاي يك شهر را جذب ميكند ميتواند تشخيص بدهد كه هواي يك شهر شامل چه گازهائي است يا ميزان آلودگي هواي آن شهر را تشخيص و بررسي كند . خوب حالا يك نوع طيف سنج ليزري مخصوص وجود دارد كه ميتواند به همه طرف پيش روي كند و ميزان دقيق گاز موجود را اندازه بگيرد . (به نظر شما ) مثلا اين وسيله چه طوري ميتواند آثار حيات روي مريخ را جست و جو كند؟


بله درست است ... يكي از راهها براي جست و جوي حيات گاز متان است . متان گازي است كه توسط موجودات زنده مثل باكتري ها ساخته ميشود . حتي مقدار كمي از متان بر روي مريخ ميتواند به اين معني باشد كه برخي موجودات زنده در آن به خوبي و خوشي زندگي ميكنند .

قابل گفتن است كه دانشمندان طيف سنج هاي مخصوص را به عنوان قسمتي از يك مريخ نورد يا مامور سيار به مريخ ميفرستند . دانشمندان بر اين باورند كه متان و فقط متان است كه يك طول موج مخصوص از نور را جذب ميكند ... بنابراين مانند تنظيم صدا در يك ايستگاه راديوئي دانشمندان نيز طيف سنجهاي ليزري خود را روي آن طول موج مخصوص تنظيم ميكنند .

ليزر طيف سنج با پرتوي خود يك سنگ را در فاصله دوري از مريخنورد نشانه گيري ميكند و پرتوي خود را روي آن مي اندازد اين پرتو با فشار از ميان هواي مريخ عبور كرده و به سنگ برخورد ميكند و سپس باز ميگردد اين پرتوي برگشتي به چشم طيف سنج باز ميگردد . اگر در برگشت نور ليزر ساتع شده از سنگ نسبت به حالت قبل ضعيف تر شده باشد به اين معني است كه متان موجود در هواي مريخ مقداري از انرژي اين پرتو ليزر با طول موج مخصوص را جذب كرده است و مقدار انرژي جذب شده توسط متان نشان دهنده ميزان متان موجود است .

يك ليزر مخصوص :

ناسا در حال فرستادن يك طيف سنج ليزري مخصوص به مريخ در سال 2009 است كه طيف سنج ليزري تنظيمي نام دارد . اين طيف سنج يكي از ابزارهاي مريخ نورد سيار " آزمايشگاه علمي مريخ " خواهد بود .
در اين طيف سنج از سه نوع ليزر استفاده شده است . اين طيف سنج براي طول موج هاي مشخصي براي تشخيص گازها استفاده ميشود .مانند گاز متان . اين طيف سنج بسيار كوچك و سبك و حساس است . و ميتوان گفت كه اين طيف سنج وسيله اي ايده آل براي ماموريت هاي فضائي به مريخ و ساير سيارات خواهد بود .

از اين طيف سنج در كره خاكي خودمان هم ميتوانيم استفاده كنيم :
-- كمك كردن به پزشكان براي تشخيص بيماري ها
-- قسمتي از سيستم هاي كنترلي گردشي براي جلوگيري از تصادفات اتومبيل ها

منبع :
http://spaceplace.jpl.nasa.gov/en/kids/ ... ndex.shtml

ترجمه : از اعضاي تيم اجرائي هوپا

شاد و سلامت باشيد
هیهات منا الذلة

Commander

Commander



نماد کاربر
پست ها

2443

تشکر کرده: 2 مرتبه
تشکر شده: 3 مرتبه
تاريخ عضويت

چهارشنبه 15 فروردین 1386 19:23

آرشيو سپاس: 16122 مرتبه در 1610 پست

ليزر

توسط Shahryar » شنبه 23 تیر 1386 23:44

ليزر



مقدمه

بدون شك ليزر يكي از برجسته‌ترين ابزار علمي و فني قرن بيستم بشمار مي‌آيد .

پيشرفت سريع تكنولوژي ليزر از سال 1960 ميلادي ، هنگامي كه اولين ليزر با موفقيت تهيه شد ، شروع گرديد . ليزر امروزه در زمينه‌هاي گوناگون از قبيل بيولوژي ، پزشكي ، مدارهاي كامپيوتر ، ارتباطات ، سيستم‌هاي اداري ، صنعت ، اندازه‌گيري در زمينه‌هاي مختلف و … بكار برده مي‌شود . ليزر يك منبع نور خاص است و بطور كلي با نور لامپهاي معمولي ، چراغ برق ، نور فلورسانت و غيره تفاوت فاحش دارد و در مقايسه با ساير منابع نور : در رده‌اي با مشخصات فوق‌العاده نوري قرار دارد . اين مطلب با عنوان اينكه نور ليزر از همدوستي (coherence) فوق‌العاده برخوردار است ، بيان مي‌شود .

ليزر را مي‌توان در مقايسه با ساير مولد‌هاي نوري كه فقط نور را منتشر مي‌كنند ، يك فرستنده نوري پنداشت . تا قبل از ظهور ليزر محدوده فركانس امواج راديوئي و محدوده نوري از نقطه‌ نظر همدوستي با يكديگر اختلاف داشتند . در فيزيك راديوئي بطور گسترده‌اي امواج همدوس مورد استفاده قرار مي‌گيرند و اين در حالي است كه امواج نوري (اپتيكي) غير همدوس نيز در اختيار است . در گذشته كتب درسي تنها مكاني بود كه امواج ليزري مورد بحث قرار مي‌گرفت . اين امواج هنگامي واقعيت پيدا كردند كه ليزر اختراع گرديد .

دانش مربوط به ليزر در حقيقت علم تابش نور همدوس (coherence radiation) است گرچه اين رشته از دانش فيزيك در حدود 20سال است ظهور نمود و در حال تكامل است . معذالك نمودهاي نوظهور آن در معرض كاربردهاي جالب قرار گرفته‌اند .

آنچه در اين تحقيق مورد بحث قرار مي‌گيرد كاربردهاي ليزر و ليزر به عنوان سلاح مخرب و نحوه مقابله با سلاحهاي ليزري و قوانين بين‌الملل در مورد اين تكنولوژي برتر مي‌باشد .



بسوي ليزر

Light amptificationaly stimnlatcd emission of radiation




فكر ساختن وسيله‌اي كه نور همدوس توليد كند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول داشته بود . در سال 1985 فيزيكدان مشهور آمريكايي چالز تاونز راه اين كار را پيدا كرد . دو سال بعد دانشمند ديگر آمريكايي ، تئودور مايمن به نظريه تاونز جامه عمل پوشاند و اولين ليزر را با بلوري از ياقوت مصنوعي ساخت اين دو بعداً به دريافت جايزه نوبل نايل آمدند . يك ليزر ياقوتي ساده از سه بخش تشكيل مي‌شود : استوانه‌اي از ياقوت مصنوعي ، يك چشمه نور ـ مثلاً يك لامپ گزنون كه مانند لامپ نئون كار مي‌كند . ( گزنون و زنون هر دو از گازهاي بي‌اثرند يعني اتمهايشان با اتمهاي ديگر مولكول نمي‌سازد . ) ـ و يك بازتابنده كه نور را از لامپ گزنون به ياقوت هدايت مي‌كند



استوانه ياقوتي ، بخش اصلي دستگاه است . قطر آن در حدود 7 ميليمتر و طولش 3.5 تا 5 cm است . دو قاعده استوانه صيقل خورده و نقره اندود شده است تا آينه كاملي باشد . قاعده ديگر نيز نقره اندود است ولي نه كاملاً به طوري كه مي‌تواند قسمتي از نور را از خود عبور دهد .



ياقوت بلور اكسيد آلومينيوم است كه در آن تعداد نسبتاً كمي اتم كروم معلق است . اتمهاي كروم از طريق گسيل القايي ، كوانتوم نور توليد مي‌كنند ، اتمهاي اكسيژن و آلومينيم كه بقيه بلور را تشكيل مي‌دهند فقط اتمهاي كروم را در جايشان نگه مي‌دارند. اتمهاي كروم نسبتاً بزرگ است و تعداد زيادي الكترون در مدارهايشان دارد . در اين جا فقط الكتروني مورد توجه ماست كه بيش از ديگران برانگيخته مي‌شود .

لازم به ذكر است واژه ليزر از حروف اول (( تقويت نور بوسيله گسيل برانگيخته تابش )) در زبان انگليسي گرفته شده كه آن را مي‌توان توسعه “maser” تقويت ميكروويو بوسيله گسيل برانگيخته تابش در محدوده فوتوني طيف امواج الكترومغناطيسي دانست .

در سال 1917 اينشتين براي اولين بار وجود دو فرايند براي گسيل تابش را بصورت زير پيشگويي كرد .

1 . گسيل خودبخود spantaneous

2 . گسيل برانگيخته stimulated

دانشمنداني همانند townes و schawlow در امريكا و basov و prochror از روسيه قديم امكان استفاده از روش دوم (گسيل برانگيخته) را براي يك طراحي نور همدوس كشف كردند . در سال 1958 ميلادي مي‌من ( muiman ) اولين ليزر ياقوت سرخ ruby را به نمايش گذاشت . در سال 1960 ميلادي علي ج.ان در امريكا اولين ليزر گازي He_Ne را ساخت و از آن به بعد ليزرهاي گوناگون بمانند گازي ، مايعات ، مواد شيميايي ، جامدات و تهيه رساناها با قابليت‌هاي متفاوت و ويژگيهاي گوناگون براي كاربردهاي مختلف ساخته و بكار گرفته شد .



اجزاي اصلي در يك ليزر :

محيط فعال (active medium) : محيط فعال مجموعه‌اي از اتم‌ها و مولكول‌ها ، با يونها در حالت جامد ، مايع يا گازي است كه همانند تقويت‌كننده عمل مي‌كند .

منبع تحريك :وسيله‌اي براي ايجاد شرايط لازم جهت گسيل ليزري كه اين شرايط اساسي را وارونگي جمعيت (inrerted population) مي‌نامند و ممكن است منبع تحريك نوراني و يا الكتريكي و … باشد . مثلاً در ياقوت قرمز اين منبع از يك لامپ فلاش و در ليزر He - Ne پتانسيل الكتريكي در حدود چند هزار ولت است . اگر در محيط فعال چگونگي تقويت يا تضعيف را بررسي كنيم خواهيم ديد كه شدت تحريك I با وارونگي جمعيت وابستگي كمي دارند .



اصول كار ليزر

محيط فعال و عناصر ديگر در داخل مشدد نوري قرار دارند . مشدد محور نور در ليزر را تعيين و نور ساطع شده در امتداد محور تابش مي‌كند . بايد توجه داشت كه يك ليزر مي‌تواند نور را در يك يا دو امتداد مخالف در امتداد محور نوري ساطع كند . ماشه تحريك يك ليزر بوسيله سيستم پمپاز شروع بكار مي‌نمايد . كار اين سيستم تحريكي عناصر فعال است كه در اثر آن جمعيت وارونه (inrerted population) سطوح تابش‌كننده ايجاد مي‌گردد . مشدد نور (همراه با عناصر) اضافي عمل گزينش را بر روي حالات فوتوني تدارك مي‌بينند . در نتيجه ، يك تابش فوق‌العاده همدوس موسوم به تابش ليزر در امتداد محور حاصل مي‌شود .

محيط‌هاي فعال و روش‌هاي تحريك :

مواد فعال زير در ليزرها بكار برده مي‌شوند :

گازها و يا مخلوطي از گازها (ليزرهاي گازي)

بلورها و شيشه‌هاي ممزوج با يونهاي مخصوص (ليزرهاي جامد)

مايعات (ليزرهاي مايع)

نيمه‌هادي‌ها (ليزرهاي نيمه‌هادي)



كاربردهاي ليزر :

در نظر اول فهم اين نكته مشكل است كه چرا با نور ليزر مي‌توان يك تيغه را سوراخ كرد ولي با نور معمولي ، مثلاً نور يك لامپ الكتريكي ـ هر قدر هم قوي باشد اين كار ميسر نيست . اين سئوال سه جواب دارد :

اولاً نور لامپ ناهمدوس است يعني فوتونهاي لامپ همفاز نيستند و با مختصري اختلاف زماني به هدف مي‌رسند ، در حالي كه فوتونهاي تابه ليزري ، همه دقيقاً با هم حركت مي‌كنند و درست در يك نقطه به هدف مي‌رسند . دليل دوم اين كه نور از چشمه‌هاي ديگر كوبنده‌تر است ، اين است كه تابه نور معمولي فقط از يك طول موج معين تشكيل شده است بلكه شامل طيف نسبتاً وسيعي از طول موج‌هاست . اين مطلب ، دليل سوم را نيز در بر مي‌گيرد : نور معمولي بر خلاف نور ليزر به شكل تابه‌اي باريك و موازي توليد نمي‌شود ، بلكه راستاهاي مختلف را اختيار مي‌كند .

نور ليزر براي روشنايي :

ليزرهاي حالت جامد و ليزرهاي تزريقي درخشهاي كوتاه بسيار روشني توليد مي‌كند كه براي عكسبرداري بسيار سريع ، ايده‌آل است . ما در عصري هستيم كه سالانه ميليونها پوند صرف ساختن هوانوردهاي سريع ـ اعم از موشك‌هاي بالستيكي ، قاره‌پيما يا هواپيما مي‌شود . بايد دانست كه سرعتهاي زياد چه بر سر اجسام متحرك مي‌آيد و يكي از بهترين راههاي اين كار عكسبرداري از جسم در حال حركت است . سرعت بعضي از پرتابه‌ها بقدري زياد است كه اغلب چندين كيلومتر در ثانيه كه حتي عكسي كه به كمك سريعترين فلاشهاي متداول از آنها گرفته مي‌شود ، چيزي جز تصويري محو نيست . از آنجايي كه حتي سريعترين پرتابه‌ها هم در اين مدت فاصله بسيار كمي را خواهند پيمود ، عكسي كه با درخشش ليزري از اجسام تيز پرواز گرفته مي‌شود ، واضح و دقيق خواهد بود . ارتش آمريكا سرگرم آزمايش با تلويزيون ليزري براي استفاده در گشتهاي شبانه مخفي با هواپيماست و طراحان نظامي درصدد ساختن كلاهك بمب‌هايي هستند كه هدف را با استفاده از پرتو ليزري نامرئي مادون قرمز پيدا كنند .

استفاده از ليزر در فاصله‌يابي :

يافتن فاصله هدف مورد نظر از مشكلات دائمي توپچيها و ضدهوايي‌ها بوده است . فاصله‌ياب ليزري ، اساساً از يك ليزر ، يك منبع توان ، يك سلول فتوالكتريك و يك كامپيوتر رقمي كوچك تشكيل مي‌شود . پرتويي كه ليزر مي‌فرستد ، پس از برخورد به هدف بازتابيده مي‌شود و وارد سلول فتوالكتريك مي‌گردد . از روي زمان رفت‌وبرگشت فاصله هدف ، توسط كامپيوتر محاسبه و بر حسب هر واحدي كه بخواهد ثبت مي‌شود .

نوعي فاصله‌ياب ليزري كه براي ناتو ساخته شده ، به اندازه يك تفنگ نسبتاً بزرگي است كه منبع توان و كامپيوتر آن را مي‌توان در بسته‌اي روي پشت حمل كرد . فاصله‌يابهاي ليزري تا مسافت 11 km را با دقتي حدود 5/4 متر تعيين كرده‌اند .

استفاده از ليزر در هوانوردي و دريانوردي :

يكي از بديعيترين وسايل ليزري ، ژيروسكوپ ليزري است . ژيروسكوپ معمولي اساساً چرخ دواري است كه بسرعت مي‌چرخد . به دليل اين چرخش ، محور چرخ همواره در يك صفحه باقي مي‌ماند . محور ژيروسكوپ چرخنده هميشه در يك راستا باقي مي‌ماند و تغيير مسير كشتي تأثيري بر آن ندارد . اين محور ، كار يك ((خط مبنا)) را انجام مي‌دهد كه تغييرات جهت كشتي را از روي آن مي‌توان تشخيص داد . سفينه‌هاي فضايي كه غالباً بي‌سرنشينند تنها به كمك ژيروسكوپ مسير خود را حفظ مي‌كنند . اين ژيروسكوپ متشكل است از يك ليزر گازي مثلاً ليزر هليوم ، نئون كه از هر دو انتهايش نور همدوس خارج مي‌شود . با نصب اين ژيروسكوپ به سفينه فضايي ، انحراف سفينه از مسير ، قابل تشخيص است .

استفاده از ليزر در پزشكي :

ليزر بعنوان يك منبع قوي انرژي ، در پزشكي نيز بكار گرفته شده است بخصوصدر امريكا كه زادگاه ليزر بود و هنوز هم موطن آن است . به عقيده برخي جراحان ، ليزر براي بريدن اعضايي كه رگهاي خوني بسيار پيچيده دارد ـ مانند مغز ـ فوق‌العاده مناسب است. تابه ليزر در حين قطع‌كردن رگهاي خوني ، با سوزاندن، دهانه آنها را مي‌بندند . برخي از چشم‌پزشكان ليزر را براي جوش‌دادن جداشدگي شبكيه چشم ، مفيد يافته‌اند .

كاربرد ليزري در نوسازي صنعت :

گسترش تكنولوژي ليزر در دهه گذشته در تمامي شاخه‌هاي زندگي رشد فزاينده‌اي داشته است به گونه‌اي كه امروزه ليزر جزء لاينفك زندگي انسان محسوب مي‌شود يكي از شاخه‌هائي كه ليزر از ابتداي اختراع آن بيش از ديگر زمينه‌هاي كاربردي مورد توجه محققين و متخصصين قرار گرفت ، كاربرد صنعتي ليزر بوده است .

برش‌كاري توسط ليزر از همان روزهاي آغازين تولد ليزر مورد توجه بسياري از علاقه‌مندان و صنعتگران كه به آينده درخشان كار خود اميد داشتند قرار داشت . پرتو ليزر با توجه به ويژگيهاي منحصر خود كه شامل تك‌رنگي ، همدوسي ، شدت بالا و واگرائي كم است نشان داد كه با بكارگيري آن مي‌توان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلكه به تحول كيفي محصولات آن اميد فراواني پيدا نمود . بدنبال ساخت اولين ليزر گازكربنيك در سال 1964 اين امكان فراهم‌شد كه بتوان با حداقل امكانات ليزرهاي پرقدرتي در ناحيه حرارتي مادون قرمز ، همان منطقه‌اي كه موردنياز صنعت است تهيه و به بازار عرضه نمود . اينك وسيله‌اي پا به عرصه وجود گذاشته بود كه امكان فراهم‌نمودن يك منبع حرارتي قابل كنترل و در عين حال بسيار باريك به راحتي در دسترس كاربران قرار مي‌گرفت . با يك نگاه گذرا اما عميق به نقش ليزر در صنعت مي‌توان به اين نكته واقف شد كه ليزر تحولي بي‌سابقه در اين عرصه ايجاد كرده است كه دامنه رشد آن هر روزه گسترش مي‌يابد . امروزه اگر شاهد محصولاتي باشيم كه به جهت كيفي و مرغوبيت در كمترين زمان به بازار عرضه مي‌شوند ، متوجه نقش و اهميت ليزر در صنعت خواهيم بود .

اثربخشي ليزر در تمامي زيرشاخه‌هاي صنعت امري محسوس و غيرقابل انكار است . براي مثال برش‌كاري، سخت‌كاري ، سوراخكاري ، علامت‌زني ، بيشترين كاربردها را در خانواده صنعت عهدا‌دار بوده است . آمارها نشان مي‌دهد بيش از 85% فعاليت‌هاي صنعتي در همين موارد خلاصه مي‌شود .

امروزه بكارگيري ليزر در شاخه‌هاي مورد اشاره بالا امري طبيعي ، روتين و با يك سابقه 20 ساله مملو از تحقيقات و تجربيات فراوان است .

در خصوص برشكاري اين امكان فراهم مي‌شود كه پرتوي ليزر توسط يك عدسي بر روي قطعه كار متمركز شده بطوريكه در زماني نزريك به يك‌هزارم ثانيه درجه حرارتي بيش از 4000 درجه سانتي‌گراد بر روي قطعه‌كار (فلز) ايجاد مي‌كند .

نتيجه اين عمل ذوب‌شدن لحظه‌اي فلز در يك باريكه‌اي به قطر 1/0 ميلي‌متر است . اينك با حركت‌دادن 2 آينه كه نقش هدايت پرتو ليزر بر روي عدسي مورد‌نظر را دارد اين امكان فرهم مي‌شود كه پرتو ليزر در جهت x و yحركت نموده و براحتي هر شكلي را كه مايل باشيم بر روي قطعه كار ايجاد نماييم . از ديگر مزاياي بكارگيري ليزر در برش‌كاري مي‌توان به : افزايش سرعت كار ، دقت بالا ، كمترين خسارت حرارتي به قطعه‌كار اشاره كرد . در زمينه جوشكاري نيز بكارگيري ليزر مزاياي قابل‌ملاحظه‌اي را در صنعت بدنبال داشته است .

در نگاه اول جوشكاري با ليزر بنظر مي‌رسد كه قادر است براحتي و در كمترين زمان ممكن نه تنها فلزات را در ابعاد و اندازه‌هاي مختلف به يكديگر جوش دهد بلكه با اين تكنيك اين امكان فراهم شده است كه فلزات غيرهمنام نيز به يكديگر جوش داده شوند . ليزر در كنار يك CNC يك سيستم كامل ليزر جوش را ايجاد مي‌كند كه با كمك آن صنعت گران قادرند با سرعت زياد ، دقت بالا و حداقل هزينه مصرفي از قابليت‌هاي آن استفاده نمايند . يكي از شاخه‌هاي صنعت كه در دو دهه اخير مورد توجه و بسط فراوان قرار گرفته است پديده بهينه‌سازي و بكارگيري مواد با آلياژهاي مختلف با طول‌عمر بالاست . هر قطعه مكانيكي بعد از يك دوره مشخص بر اثر صدمات مختلف از رده خارج شده و بايد قطعه‌هاي نو جايگزين آن شود . قطعاتي مانند مته‌ها ، توربين‌ها ، تيغه اره‌ها و سيلندرها دچار بيشترين ساييدگي و پوسيدگي هستند لذا بيش از عناصر تشكيل‌دهنده مورد توجه قرار گرفته‌اند . امروزه با كمك ليزر مي‌توان عمل سخت‌كاري بر روي لايه‌هاي سطحي فلزات انجام داد . به گونه‌اي كه طول‌عمر آنها به ميزان قابل‌توجه‌اي افزايش پيدا‌ كند . اين عمل نه تنها صرفه‌جويي فراواني را به‌همراه دارد بلكه در حداقل زمان ممكن صورت مي‌پذيرد . امروزه عمل سخت‌كاري با ديگر روش‌ها نيز صورت‌ مي‌پذيرد اما عملاً هيچيك از آنها نتوانسته جايگزين خوبي براي ليزر باشد .علامت‌زني بر روي قطعات مختلف با مواد مختلف از نكات حائز اهميت حوزه صنعت بشمار مي‌رود بسياري از توليدكنندگان مايلند جهت جلوگيري از سوءاستفاده محصولات تقلبي به گونه‌اي محصولات اصلي را از نمونه‌ تقلبي متمايز نمايند . حك‌كردن علامت و يا يك آرم مشخص با دقت بالا يك راه حل خوبي به‌نظر مي‌رسد كه ساليان سال مورد استفاده قرار گرفته است . به همين خاطر با متمركز كردن پرتو ليزر در ابعادي حدود 50 ميكرون با كمك 2 اسكنر مكانيكي ميتوان هر شكل دلخواهي را در اندازه‌هاي مختلف بر روي محصولات حك نمود .

سرعت حكاكي به قدري بالاست كه اين فرايند ظرف چند ثانيه به اتمام خواهد رسيد . امروزه حك‌نمودن 300 حرف در يك ثانيه توسط ليزر امري عادي بنظر مي‌رسد . از آنجا كه تمامي كنترل و هدايت اين فرايند توسط كامپيوتر صورت ‌مي‌گيرد ، كاربران با حداقل مهارت قادر به انجام آن خواهند بود . حكاكي با ليزر هيچگونه محدوديتي جدي به جهت نوع جنس فراهم نخواهد كرد . دستگاههاي حكاكي ليزري با قيمت‌هاي نازلي قابل تهيه از سازندگان آن مي‌باشند . يكي از كاربردهاي پرطرفدار ليزر در صنعت در امر سوراخكاري مي‌باشد . ايجاد نمودن سوراخهاي بزرگ و ريز بر روي موادي مانند چوب ، فلز امري عادي بنظر مي‌رسد . اما همين كه مايل باشيم اين عمل را در ابعاد چند ميكرون و بر روي موادي مانند سراميكها ، شيشه و پلاستيك انجام دهيم خود پي مي‌بريم كه اگر نگوييم غيرممكن ، بسيار مشكل خواهد بود . اما امروزه به كمك ليزر اين عمل در كمتر از ثانيه و با آهنگ بالا قابل اجرا و تكرارپذير است . و اين همان چيزي است كه صنعتگران ساليان سال بدنبال آن بوده‌اند . اميد است در آينده‌اي نه‌چندان دور شاهد بكارگيري اين فناوري جديد در عرصه صنعت بوده و با اين كار بر دامنه فعاليت‌هاي ليزر ، اين نور شگفت‌انگيز بيافزاييم .

سلاحهاي ليزري و نحوه مقابله با سلاحهاي ليزري :

غير قابل اجتناب است كه ميدان جنگ ليزري به طور محسوسي سالهاي آينده جنگ را تهديد نكند . اين نتيجه نه تنها توسعه و استفاده از سلاحهاي ليزري مفيد است بلكه نتيجه شمار فزاينده‌اي از وسائل ليزري از قبيل مسافت‌ياب و هدف‌ياب مي‌باشد . بنابراين در نيروهاي مسلح لازم است كه از حساسه‌ها و توسط اقدامات عامل و غير عامل الكترومغناطيسي حفاظت شود . تهديد اوليه ليزري از خود سلاحهاي ليزري بوجود مي‌آيد . نگهداري و نحوه مقابله با سلاحهاي ليزري مسائل مشكلي است كه تاكنون حل نشده باقي مانده‌اند .

منبع:  لينکها براي کاربران مهمان قابل دسترسي نيست، براي مشاهده ي لينکها لطفا ثبت نام کرده و وارد شويد 
يا علي گفتيم و عشق آغاز شد..

Old Moderator

Old Moderator



نماد کاربر
پست ها

1577

تشکر کرده: 0 مرتبه
تشکر شده: 1 مرتبه
تاريخ عضويت

شنبه 11 شهریور 1385 14:24

آرشيو سپاس: 252 مرتبه در 138 پست

حمله با سرعت نور

توسط Sardar » سه شنبه 3 مهر 1386 23:23

حمله با سرعت نور
  

از ديدگاه جنگى، ليزر يك پديده تقريباً فوق العاده بود. در ليزر به جاى دود و بوى بد و صداى گوشخراش مهمات جنگى از پرتوهاى نامرئى نور متمركز استفاده مى شود. جت  هاى بازسازى شده بوئينگ ۷۴۷ كه به سلاح هاى ليزرى مجهز است، موشك هاى بالستيكى را شليك مى كند و چندصد مايل دورتر از جايى كه هستيم، به هدف برخورد مى كند. توپ هاى داراى انرژى هدايت شده مى تواند راكت هايى را كه از طرف دشمن شليك مى شود، باسرعت نور ره گيرى كند، مواد انفجارى داخل آنها را داغ كرده و باعث انفجار آنها در وسط آسمان شود. البته مواردى كه ذكر شد، يادى از تصورات ذهنى جنگ ستارگان دوران رياست جمهورى رونالد ريگان نبود. اينها طرح هاى جديدى است كه نقطه آغاز آن فقط به دهه قبل بازمى گردد و در آينده نه چندان دور به حقيقت خواهد پيوست. ليزر تاكتيكى پرانرژى (THEL) نيروى زمينى ايالات متحده در ميدان موشكى وايت سندز ((White Sands واقع در صحراى نيومكزيكو، چندين خمپاره و راكت كاتيوشا را منهدم كرد. در سال ۲۰۰۴ پيمانكاران نيروى هوايى آمريكا، شليك آزمايشى سلاح هاى ليزرى را كه به صورت شيميايى توليد شده بود، آغاز كردند. اين يك ليزر هوابرد بود كه بر روى يك بوئينگ اصلاح شده ۷۴۷ قرار مى گرفت.
به يك باره به نظر رسيد كه تلاش هاى اخير براى اداره كردن ليزرهاى ميدان نبرد مانند پروژه جنگ ستارگان دهه ۱۹۸۰ از بين رفته است. توليد چندين مگاوات توان ليزرى براى منفجر كردن موشك به چندصد گالن مواد شيميايى سمى ( از قبيل اتيلن و ترى فلوئوريد نيتروژن) نياز داشت. بدين ترتيب حجم سلاح ها افزايش يافت. بدتر آنكه پس از چند شليك بايد گروه تازه اى از مواد واكنش دهنده به اين ليزرها تزريق مى شد. موضوع حمل و نقل اين مواد سمى، چه از طريق هوا و چه در طول ميدان رزم، لرزه بر اندام فرماندهان نظامى انداخت. پرسش هايى نيز در مورد چگونگى نفوذ موثر اين پرتوها در باران و گرد و غبار مطرح شد. سال گذشته نيروى زمينى آمريكا پروژه THEL خود را لغو كرد. بعضى از افراد فكر مى كنند احتمالاً جت ۷۴۷ كه براى شليك كردن پرتوها بازسازى شده به علت هزينه سنگين پروژه بعدى است كه لغو مى شود.
البته هنوز زود است كه سلاح هاى ليزرى را از دست رفته بدانيم. پتانسيل پرتوى سلاح هايى كه با دقت زياد و تا فاصله دور مى تواند شليك كند، داراى اهميت زيادى از لحاظ نظامى است، به ويژه در زمانى كه سربازان آمريكايى در حال نبرد با دشمنان چريك مانندى هستند كه به سرعت در پس زمينه ميدان محو مى  شوند. ژنرال برادلى لات يكى از فرماندهان سپاه تفنگداران دريايى ايالات متحده ((USMC مى گويد: «اگر مى شد براى مدت طولانى شليك كرد، بدون آن كه مجبور به بارگذارى مجدد سلاح باشيم، خيلى خوب بود. اين چيزى است كه ((USMC خيلى به آن علاقه دارد و در حال پيگيرى آن است.»
اما اگر ليزرهاى شيميايى نتواند آن را برآورده سازد، چه چيزى باعث مى شود كه جنگ پرتوها تحقق يابد؟ پاسخ آن دو چيز است. اول آن كه پنتاگون كم كم اين موضوع را درك مى كند كه اگر نتايج مطلوب را مى خواهد، بايد انتظارات خود را پايين بياورد. به عنوان مثال ابتدا خمپاره و بعد موشك ها را مورد حمله قرار دهد. اما موضوع دوم كه از مورد اول مهم تر است، ظهور مجدد دو فناورى پروژه جنگ ستارگان (ليزرهاى الكترون آزاد و نيمه هادى) در آزمايشگاه هاى پرانرژى و پراميد دو همكار سابق است كه فكر كردند روياهاى آنها درباره پيروزى ليرز، سال ها پيش از بين رفته است.
جهش به سرعت نور: همه ليزرها كم و بيش به يك روش كار مى كنند. انواع مشخصى از اتم ها را تحريك كنيد تا ذرات نور (فوتون ها) را تشعشع كند. اين نور را به عقب و به اتم هاى تحريك شده برگردانيد تا فوتون هاى بيشترى پديدار شود. برخلاف لامپ هاى حبابى كه نور آن در تمام جهت  ها پخش مى شود، اين دسته از فوتون ها فقط در يك جهت منتشر مى شود. نور ليزر به جاى آن كه در همه قسمت هاى طيف فركانسى داراى درخشندگى باشد، داراى طول موج يكسان است كه بستگى به «واسطه مورد استفاده» دارد، يعنى نوع اتم هايى كه از آنها براى توليد پرتو استفاده مى شود. اگر مقدار كافى از نور متمركز را بتابانيم، اجسام شروع به سوختن مى كند.
در نخستين آزمايش هاى ليزرى كه در دهه ۱۹۶۰ صورت گرفت، از كريستال هاى ياقوت به عنوان واسطه بهره بردارى استفاده مى شد. اما ليزرهاى حالت جامد اصولاً نمى تواند بيش از چندصد وات توان توليد كند. اين مقدار البته براى جراحى چشم خوب است، اما سرنگون كردن موشك (پديده اى كه نيروهاى نظامى خواستار انجام آن هستند) به توانى برابر ميليون ها وات نياز دارد. به همين دليل است كه پژوهشگران، تلاش هاى خود را به سمت  ليزرهاى شيميايى معطوف كردند، كه در نهايت با شكست روبه رو شد.
نوع ديگرى از ليزر وجود دارد كه براى توليد پرتو هيچ احتياجى به كريستال، (واسطه مورد استفاده) و مقادير زيادى از مواد شيميايى خطرناك ندارد. اين ليزر را ليزر الكترون آزاد (FEL) مى نامند. اين ليزر از جريان توربوشارژشده اى از الكترون ها براى شروع واكنش خود استفاده مى كند. اين نوع ليزر در برنامه پدافند موشكى ملى جنگ ستارگان روش غالب بود. اين پديده تقريباً همان پديده افسانه اى بود كه جورج نيل و باب ياماموتو (محققان آمريكايى) به اتفاق هم براى يك شركت پيمانكار نظامى به نام TRW به كار انداختند.
اين طرح به دليل انتظارات توان بالا نيمه كاره ماند. هم آقاى نيل (پژوهشگر اصلى پروژه) و هم ياماموتو (يكى از مهندسان پروژه) به طرح خود اعتقاد داشتند. آنها فكر مى كردند كه با تحقيق و پژوهش كافى مى توان كارى كرد كه ليزر قادر به متوقف ساختن يك موشك سركش و مهيب باشد. موفقيت مورد نياز در فيزيك اتمى، فيزيك نور (اپتيك) و ابررسانايى، منافع زيادى در برخواهد داشت، حتى اگر هرگز نتوان ICBM (موشك هاى بالستيكى بين قاره اى) را از بين برد. اما پس از ۱۰ سال تلاش و صرف هزينه اى بالغ بر نيم ميليارد دلار، حداكثر توانى كه ليزر الكترون آزاد توليد شده در آزمايشگاه TRW داشت ۱۱ وات بود، يعنى يك دهم آنچه كه يك لامپ معمولى توليد مى كند.






سرانجام پس از چند سال كه مجريان طرح به كار خود ادامه داده و وعده توليد توان هاى ۱۰ و ۲۰ مگاوات را مى دادند، پنتاگون در سال ۱۹۸۹ پروژه جنگ ستارگان را متوقف كرد. آقاى نيل به ويژه از طرح هاى ناشيانه و بى دقتى كه باعث خرابى اين برنامه شده بود و سبب شد كه ايده هاى او درباره انرژى هدايت شده وسيله استهزا و تمسخر ديگران شود، بسيار خشمگين و ناراحت بود. او تا سال ها پس از آن، در كنفرانس هاى علمى اى كه برگزار مى شد همچنان طرفدار از سرگيرى پژوهش در زمينه الكترون آزاد بود. نيل مى گويد: «مردم فكر مى كردند كه ما ديوانه هستيم و اين فناورى عملى نيست، البته با شواهد موجود نيز حق با آنان بود.»
در اين حال ياماموتو به مدت ۱۵ سال پس از شكست مفتضحانه جنگ ستارگان، خود را از پروژه هاى نظامى دور نگه داشت. او براى كار به آزمايشگاه ملى لورنس لايورمور (شريك تجارى TRW در زمينه ليزر الكترون آزاد) رفت تا آهن رباهاى مخصوص آزمايش هاى فيزيك انرژى زياد را بسازد. اين آزمايشگاه نزديك شهر بركلى واقع در ايالت كاليفرنيا بود؛ همانجايى كه ياماموتو در آن بزرگ شد و به مدرسه و كالج رفت. بدين ترتيب جابه جايى مذكور اين فرصت را به او داد تا با كمك دوستان قديمى خود به بازسازى خودروهاى وارداتى (مانند تويوتا و داتسون) بپردازد. باب ياماموتو در گاراژ و آزمايشگاه شهرت زيادى در زمينه انجام كارهايى كه به دشوارى صورت مى گرفت، به دست آورد. ياماموتو به دليل همين پشتكار و همچنين تجربه قبلى در زمينه ليزر در سال ۲۰۰۳ توسط وزارت دفاع آمريكا براى اجراى پروژه ۵۰ ميليون دلارى ليزر حالت جامد در لايورمور كه پنتاگون بر روى آن سرمايه گذارى كرده بود، انتخاب شد. اين فناورى كه روزى به نظر مى رسيد غير علمى باشد، با پيشرفتى فراتر از حد انتظار، احيا شد. ياماموتو همان احساس آرامشى را كه در ليزرهاى الكترون آزاد داشت، در مورد فناورى حالت جامد نيز به دست آورد. او مى گويد: «سلاح هايى با انرژى هدايت شده، چيزى است كه محققان بيش از ۳۰ سال است در پى آن بوده اند و من مى خواهم نخستين كسى باشم كه مى گويد ما آن را به دست آورده ايم.»
سلاح ساخته شده: مهمات موجود در ليزر جديد حالت جامد ياماموتو، مجموعه اى از لوحه هاى شفاف به وسعت ۴ اينچ مربع (حدود ۲۵ سانتى متر مربع) است كه با ارغوانى كمرنگ، رنگ آميزى شده است. اين لوحه ها دقيقاً همان چيزى است كه مى توان انتظار داشت براى راه اندازى توپ هاى مستقر در هواپيماى «اينترپرايز» يا «فالكون ميلنيوم» مورد استفاده قرار مى گيرد. البته خشاب اين لوحه  هاى شفاف دقيقاً بى نهايت نيست.
اين سلاح ها براى هر ۱۰ ثانيه اى كه شليك مى كنند حداقل به يك دقيقه زمان نياز دارند تا خنك شوند. اين لوحه ها از جنس سراميك هستند كه با عنصر نئوديميوم تركيب شده است. هنگامى كه اتم هاى اين عنصر تحريك شود، فوتون هايى توليد مى كند كه نهايتاً به صورت پرتوهاى ليزر درمى آيد. لوحه هاى مذكور هيچ گاه خالى از نيرو نمى شود و دردسر كار با آنها بسيار كمتر از ظروف حجيم مواد شيميايى است. استفاده از اين لوحه ها دليل اصلى اين موضوع است كه ماشين يا ماموتو در آزمايشگاهى به طول ۹ متر جاى مى گيرد. تصور اين واقعيت چندان دشوار نيست كه تمام اين دستگاه در يك كاميون كوچك گنجانده مى شود و خمپاره ها را به آسمان مى فرستد. يك ليزر حالت جامد مانند اين اكنون مى تواند منطقه جنگى كوچكى را تشكيل دهد. منفجر كردن يك ICBM از فاصله ۱۵۰ كيلومترى به چندين مگاوات نور پرانرژى احتياج دارد. ليزرهاى حالت جامد هرگز نمى تواند تا اين حد پرقدرت باشد. اما گرم كردن يك خمپاره از فاصله ۵/۱ كيلومترى تا اندازه اى كه مواد انفجارى داخل آن منفجر شود فقط به توانى معادل ۱۰۰ كيلووات نياز دارد. يا ماموتو ده ها بلوك آلومينيوم و فولاد كربنى را نشان مى دهد. هر يك از اين بلوك ها ۵/۲ سانتى متر ضخامت و ۵ سانتى متر ارتفاع دارد. بر روى تمام آنها علائم سوختگى ديده مى شود. يكى از بلوك ها كه با علامت«۰۵-۶-۶» مشخص شده است تقريباً به طور كامل و به اندازه يك سكه معمولى داراى تورفتگى است. طنابى كه از فلز ذوب شده ساخته شده است به انتهاى بلوك چسبيده است. ياماموتو با صداى زير و با يك لبخند كودكانه مى پرسد: «آيا مى توانيد باور كنيد؟» او خيلى جوان تر از سن واقعى خود (۵۰ سال ) به نظر مى رسد. وى مى گويد: «درست مانند درخشش لامپ و جسم در حال ذوب شدن است، واقعاً خنده دار است.» ليزر موسسه لايورمور كه با لوحه هاى بزرگتر به حركت رو به جلوى خود ادامه داد و سرعت جهش را بيشتر كرد در مارس ۲۰۰۵ موفق شد به توان ۴۵ كيلووات دست يابد. اين مقدار بيش از سه برابر توانى است كه ليزر در سه سال پيش از آن مى توانست توليد كند اما در روزى كه من براى تماشاى آزمايشگاه لايورمور رفتم تنش عصبى آنجا را فرا گرفته بود. هر يك از لوحه ها به وسيله رشته اى شامل ۲۸۸۰ ديود نور افشان (LED) احاطه شده است. هنگامى كه اين ديودها نور از خود ساطع كرده و مى درخشد باعث تحريك اتم هايى در تركيبات سراميكى نيمه شفاف شده و واكنش زنجيره اى ليزر آغاز مى شود. مشكل آن است كه هر چقدر ديودها بيشتر بدرخشد اختلاف حرارتى كه كيفيت پرتو را كاهش مى دهد نيز بيشتر مى شود. پرتو مادون قرمز كه براى چشم غير مسلح قابل ديدن نيست كم كم بخشى از كيفيت خود را از دست مى دهد كه پديده مطلوبى نيست، زيرا پنتاگون مايل است كه پرتو زيبا، سخت و نيرومند داشته باشد. قرار است گروهى از كارشناسان وزارت دفاع براى آزمايش اين پرتوها به اين آزمايشگاه بيايند. حضور آنها تا حد زيادى تعيين مى كند كه آيا گروه متخصصان لايورمور مى تواند بودجه مورد نياز را براى ساخت ليزر آينده خود (كه يك ماشين تسليحاتى با قدرت KW100) دريافت كند يا نه. بنابراين گروه ياماموتو در حال انجام آخرين اصلاحات بر روى «اپتيك تطبيقى» است. آينه هايى با بيش از ۲۰۰ بازوى فعال كننده نصب شده است تا اعوجاج هاى ايجاد شده در پرتو را برطرف كند. ياماموتو به طور مودبانه اى عذرخواهى مى كند: «خيلى معذرت مى خواهم ولى ما زير فشار هستيم.»
جنبش: چند روز بعد هنگامى كه جورج نيل را ملاقات كردم به نظر مى رسيد كه چندان عجله اى در انجام پروژه ندارد. اين مرد لاغر ۵۸ ساله كه دونده استقامت نيز هست (به تازگى يك مسابقه دوى فوق ماراتن به مسافت ۱۲۵ كيلومتر را در كانادا به پايان رساند)، بيش از ربع قرن است كه درصدد ايجاد ليزر الكترون آزاد است. البته چند سال ديگر نيز طول مى كشد تا آقاى نيل بتواند دستگاهى همانند ماشين حالت جامد آقاى ياماموتو بسازد بنابراين او وقت كافى دارد تا آزمايشگاه خود را به من نشان دهد. اين آزمايشگاه كه «تاسيسات شتاب دهنده ملى توماس جفرسون» نام داشته و متعلق به وزارت انرژى آمريكا است در شهر نيوبورت نيوز ايالت ويرجينيا قرار دارد.نيل درى را كه به صورت مغناطيسى قفل شده است باز مى كند. درونش مجموعه
درهم برهمى شامل ۷۵ متر لوله مسى، شلنگ هاى لاستيكى و لوله هاى فولادى با اندازه هاى مختلف وجود دارد. تقريباً همه آنها به اين منظور طراحى شده است تا يك كار انجام دهد: توليد انبوه پالس هاى پرقدرتى از الكترون ها كه با ۹۹/۹۹ درصد سرعت نور حركت كند. الكترون ها از ميدان هاى ميكروويو به دقت زمان بندى شده عبور مى كند و در طول مسير سرعت و قدرت خود را به دست مى آورد. آنگاه پرتو الكترونى به وسيله يك «تحريك كننده» فرستاده مى شود. اين تحريك كننده از يك رشته ۲۹ عددى آهن ربا تشكيل شده است كه جريان الكترون ها را به طرف بالا و پايين خم مى كند. در اين فرآيند الكترون ها فوتون منتشر مى كنند و واكنش زنجيره اى ليزر آغاز مى شود. اين واسطه مورد استفاده نيل و پاسخ او به لوحه هاى شفاف ياماموتو و گازهاى سمى ليزر شيميايى او است. با افزايش توان و كيفيت همين پرتو الكترونى بود كه جورج نيل توانست در فناورى خود پيشرفت كند. قابل تنظيم بودن FEL چيزى است كه فرماندهان نظامى در وهله اول به آن علاقه دارند. بيشتر ليزرها در هنگام حركت قدرت خود را از دست مى دهند و به وسيله اتمسفر جذب مى شوند. تنها مقدار كمى باران كافى است تا اوضاع بدتر شود اما يك FEL مى تواند از هر طول موجى كه در هوا جريان پيدا مى كند به بهترين شكل ممكن استفاده كند. موضوع «خالى شدن خشاب بى نهايت» نيز پيش نمى آيد.
تعجبى ندارد كه آقاى دوگلاس بيسون مدير آزمايشگاه ملى لس آلاموس آن را «جام مقدس ليزرها» ناميده است اما آيا كسى مى تواند مانع آن شود؟ پس از پروژه جنگ ستارگان آقاى نيل همچنان به كار خود ادامه داد و در انتظار فناورى مورد نياز بود. وى ۵ سال در آزمايشگاه توماس جفرسون و بر روى يك دستگاه شتاب دهنده بزرگ ذرات كار كرد. رئيس آزمايشگاه به اين موضوع خوش بين بود كه نيل مى تواند FEL را بسازد. سرانجام در سال ۱۹۹۵ هنگامى كه وقت آن رسيد كه ماشين سرهم شود نيل و گروه تحت سرپرستى او يك FEL جديد را طراحى مى كند كه مى توانست نورى را با قدرت يك كيلووات توليد كند كه البته خيلى كمتر از ليزرهاى پرقدرتى بود كه آنها در اوايل دهه ۱۹۸۰ وعده آن را داده بودند. در سال ۱۹۹۹ آنها موفق شدند كه توان FEL مدل جنگ ستارگان را صد برابر كنند. در سال ۲۰۰۳ توان FEL جديد به ركورد تازه ۱۰ كيلووات رسيد. آقاى نيل با لبخندى حاكى از رضايت مى گويد: «من هميشه اعتقاد داشتم كه فناورى به اين نقطه مى رسد به شرطى كه ما گام هاى محكمى را با اهداف منطقى برداريم.» اكنون نيل مجدداً توجه فرماندهان نظامى آمريكا را به خود جلب كرده است. وزارت دفاع آمريكا در حال سرمايه گذارى ۱۴ ميليون دلارى طى يك سال روى ابزار او است.
بحث بر سر اين موضوع ادامه دارد كه بهتر است نسل آينده ناوشكن هاى نيروى دريايى با ليزرهاى الكترون آزاد مجهز شود. امروزه كشتى ها فاقد دقت تسليحاتى لازم هستند كه بتوانند حملات قايق هاى كوچك و راكت ها را متوقف كنند. (مانند حمله اى كه قايق متعلق به گروه القاعده در سال ۲۰۰۰ عليه كشتى USS Cole انجام داد) ليزر مى تواند اين وظيفه را به خوبى انجام دهد فقط يك ليزر الكترون آزاد را مى توان تنظيم كرد تا هواى بالاى اقيانوس را بشكافد. در دسامبر ۲۰۰۵ خبر خوشى به جورج نيل رسيد. نيروى دريايى تعهد مناسبى را در به كارگيرى FEL بهبود يافته قبول كرد؛ مبلغ ۱۸۰ ميليون دلار براى يك برنامه هشت ساله چند گروهى. نيل مى نويسد: «چالش سختى فراروى ما است ولى حداقل ما كار را آغاز كرده ايم.» طرح شركت Northrop چندان تفاوتى با طرح ياماموتو نداشت فقط به جاى ۴ لوحه شفاف و بزرگى كه در هسته ماشين ياماموتو قرار داشت Northrop از چندين كريستال كوچكتر استفاده مى كرد. انرژى كمترى بر روى هر كريستال متمركز مى شود بنابراين نقايص كمترى در پرتو ايجاد مى شود. آقاى جف سولى مدير برنامه شركت نورث روپ كه بيش از ۳۰ سال سابقه كار در زمينه انرژى هدايت شده دارد، مى گويد: «تعجب مى كنم كه از يك قطعه شيشه كه به اندازه يك آدامس است چقدر انرژى مى توانيم بگيريم.» پنتاگون ۳۳ ماه به سولى وقت داده است تا ماشين خود را به قدرت مورد نياز ميدان رزم برساند. در اين حال ياماموتو به رغم تصميم پنتاگون عليه او به افزايش آرام كيفيت ليزر خود ادامه مى دهد. او ياد گرفته است كه در دنياى تجارت هر اتفاقى ممكن است رخ دهد.
Popular Science, May.2006
نوآ شاختمن
ترجمه: محسن جوادى

منبع :/cph-theory.persiangig.com
به نقل از هوپا
هیهات منا الذلة

قبلي

 


  • موضوعات مشابه
    پاسخ ها
    بازديدها
    آخرين پست

چه کسي حاضر است ؟

کاربران حاضر در اين انجمن: بدون كاربران آنلاين و 0 مهمان



CentralClubs Hosting