ما هي شروط الانبعاث المحفز ؟ “

تعريف الانبعاث المحفز

الانبعاث المحفز مصطلح يسمعه طلاب العلم بكثرة، والمعنى الخاص بالانبعاث أنه عبارة عن قوة نسبية خاصة بنوع معين من الموجات وهي الموجات الكهرومغناطيسية لتردد كل عنصر عند التسخين، ويتردد سؤال ما هي شروط الانبعاث المحفز؟ كثيرا،  والانبعاث له أنواع كثيرة منها الانبعاث المحفز والانبعاث الحراري والانبعاث العفوي، وبالتأكيد كل نوع منهم يختلف عن الآخر في بعض الأشياء.

يتم تعريف الانبعاث المحفز على أنه عملية يتم بداخلها انبعاث ذرة من ذرات الفوتون، وذلك عن طريق مساعدة التأثير الخارجي، وذلك ضمن مجموعة من الخصائص المناسبة التي تحفز الذرة على الانحدار إلى حالة الكمية الأدنى، يعتبر هذا السؤال من الأسئلة الشائعة التي يسعى طلاب العلم لمعرفتها، ويمتلك الانبعاث المحفز كثير من الشروط الهامة .

من شروط الانبعاث المحفز

• 
  الشرط الأول:
  
  أن الفوتون الثاني والفتون المؤثر كل فوتون منهم يمتلك نفس الخصائص، فيجب ألا تختلف ولا تتغير من فوتون لآخر وذلك بهدف إكمال عملية الانبعاث المحفز.
• 
  الشرط الثاني:
  
  هو أن الفوتون الثاني والفوتون المحفز يجب أن يكتمل كل منهما نفس سعة التردد.
• 
  الشرط الثالث:
  
  هو وجوب امتلاك الفوتون الثاني والفوتون المؤثر نفس الطور الموجي، وكذلك يجب أن يكون لكل منهما نفس معدل الاستقطاب وهذا هو الشرط الرابع والأخير.

يجب أن نعلم أن عدم توافر أي شرط من الشروط السابقة، فلن تتم عملية الانبعاث المستحدث وبذلك تفشل عملية الانبعاث المحفز، وتتضمن الشروط السابقة للانبعاث المحفز أن خصائص الفوتون الخارجي المختلفة والفوتون الفعال يجب أن تكون متطابقة، سواء كان ذلك في الطور الموجي أو سعة التردد أو الاستقطاب أو الاتجاه.

أنواع الانبعاث المختلفة

• الانبعاث الحفزي
• الانبعاث التلقائي
• الانبعاث الكيميائي
• الانبعاث الحراري

عملية الانبعاث في طبيعة الحال تنقسم إلى عدد من الأنواع، وكل نوع منها مختلف بطريقة أو بأخرى عن النوع الآخر، الذي يحدد ذلك هو طبيعة عمل الانبعاث ويوجد أربع أنواع من الانبعاث وهم الانبعاث الحفزي والانبعاث التلقائي والانبعاث الكيميائي والانبعاث الحراري.

الانبعاث الحفزي

: ذكرناه في الأعلى على أنه عملية انبعاث ذرة فوتون ما بمساعدة التأثير الخارجي، عن طريق بعض الخصائص التي تؤدي إلى الانحدار إلى الكمية الأدنى.

الانبعاث التلقائي :

هو نوع من أنواع الانبعاث ينبعث فيه فوتون ما نتيجة لتحرك إلكترون أو انتقاله من ذرة مثارة، وتحويله بعد ذلك إلى حالة يصبح فيها ثابت بعدما كان مثار، وطاقة الفوتون يمكن تقديرها على أنها الفرق بين طاقات المستويين.

الانبعاث الكيميائي

: هو انبعاث يحدث لعنصر كيميائي أو مركب كيميائي، وذلك نتيجة لانتقال بعض من الذرات التي كانت في الحالة الأعلى للطاقة إلى الخالة المنخفضة للطاقة.

الانبعاث الحراري

: هو انبعاث يحدث فيه تدفق بعض من الأجسام التي تمتلك شحنة معينة، ويكون ذلك بمساعدة التأثير الناتج عن الحرارة التي تنتقل من خلال سطح ما أو حاجز جهد، وقد تكون تلك الجسيمات عبارة عن أيونات أو إلكترونات مشحونة.

نبذة عن الانبعاث التلقائي

الانبعاث التلقائي يمكن تعريفه على أنه ظاهرة تحدث بشكل تلقائي، وتصدر من بعض الذرات أو الجزيئات أو نواة الذرة نفسها، ويحدث ذلك عندما تكون تلك الذرة مثارة وبعدها تعود إلى طاقة كموميه التي تكون فيها الذرة غير مثارة أو أقل إثارة من ذي قبل.

في الانبعاث التلقائي الإشعاع يكون عبارة عن فوتون أو شعاع كهرومغناطيسي، وتلك الظاهرة تحدث بصفة مستمرة كل يوم في الطبيعة وعلى سبيل المثال الأشعة الصادرة من الشمس هي انبعاث تلقائي، وضوء النجوم والنور الذي يصدر من المصباح والنور الذي يصدر من شاشات التلفزيون، ويختلف الانبعاث التلقائي عن الانبعاث المحفز في نقطة التأثير على الذرات أو الجزيئات، لأن في الإشعاع المحفز يتم التأثير على الذرات باستخدام بعض من المؤثرات الخارجية مثل الأشعة السينية أو الليزر.

الليزر وخصائصه وصفاته

يعتبر الليزر من التطبيقات الخاصة بالانبعاث المحفز، والليزر هو شعاع ضوئي يكون على شكل موجات مستمرة، يمتلك بعض الخصائص التي تميزه عن الأنواع الأخرى من الضوء التي تصدر من الشمس والمصابيح.

ومن اهم صفات الليزر وخصائصه

شدة الشعاع والاتجاهية وترابط الفوتونات وتماسكها وأحادية اللون وإمكانية التحكم به.

خاصية الاتجاهية تعتبر الخاصية الأهم التي تميز الليزر، ومن المعروف أن زاوية انفراج شعاع الليزر صغيرة إلى حد كبير، وهذا الأمر يساعدها في الحفاظ على طاقتها واتجاهها خلال قطع المسافات الكبيرة.

وخاصية الاتجاهية يتم استخدامها في كثير من الأشياء وفي عدد كبير من التطبيقات التي تستخدم لقياس المسافات سواء كانت كبيرة أو صغيرة، على سبيل المثال أنظمة المساحة.

خاصية أحادية اللون، بتكون الليزر من حزمة ترددات تكون ضيقة على عكس الأضواء الأخرى، وضوء الليزر يظهر بنقاء كبير وبلون واحد فقط، على عكس بقية الأضواء التي تتكون من ألوان الطيف المرئي، وتلك الخاصية تدخل في أنظمة الاتصالات.

خاصية شدة الشعاع، المقطع العرضي إشعاع الليزر صغير إلى حد كبير، ومن المعروف أن كافة الطاقة الضوئية المنطلقة من الليزر توجد في ذلك القطاع الصغير، وبذلك تزهر الإضاءة بشكل شديد.

ترابط الفوتونات وتماسكها، الترددات التي تنتج أشعة الليزر تتميز بأنها مترابطة ومتماسكة، والسبب في ذلك هو امتلاكها لنفس حجم الاستقطاب ونفس الكور البنائي.

ومن المعروف أن تلك الخواص لن تجدها في أي نوع ضوء من الأنواع الأخرى غير ضوء الليزر، ويتم استخدام الخاصية هذه في عملية التصوير ثلاثي الأبعاد والتداخل الضوئي وقياس المسافة والسرعة وتركيب المواد.

خاصية التحكم في جهاز الليزر، الشيء الذي يمكن التحكم به هو نبضات الليزر التي تطلق منه، عن طريق تحديد عرض تلك النبضات مع ملائمتها لعدد كبير من التطبيقات.

ومن المعروف أن النبضات تزداد كلما قل عرضها كلما زادت شدة الضوء، ويتم استخدام تلك الخاصية في التطبيقات التي تذيع المعادن وتبخرها، والتطبيقات التي تقطع المواد الصعب قطعها.

استخدامات شعاع الليزر

يدخل الليزر في مجالات كثيرة ومتعددة، على سبيل المثال استخدام شعاع الليزر في قياس المسافات بدقة والأقراص المدمجة وصناعة الإلكترونيات، وكذلك في الاتصالات و تستخدم أشعة الليزر كذلك في علاج بعض الأمراض التي تصيب العين، عن طريق تسليط شعاع ليزر بطاقة عالية على هيئة ومضات في منطقة محددة من العين، لمدة قصيرة جدا تكاد تكون أقل من ثانية، ويوجد ما يقارب من 9 أمراض تصيب العين أو أكثر يعالجها شعاع الليزر، ومن بينها الأمراض التالية:

• انسداد أو تخثر الوريد الشبكي.
• انسداد القنوات الدمعية.
• بعض الأورام داخل العين.
• اعتلال الشبكية السكري.
• عمليات التجميل حول العين.
• ثقوب الشبكية
• عيوب الانكسار الضوئي في العين.
• الزرق.
• ارتفاع ضغط العين.
• حالات اندثار البقعة الصفراء.
• يدخل استخدام شعاع الليزر كذلك في العمليات الجراحية المختلفة التي منها، جراحة الأوعية الدموية وجراحة القلب وجراحة المخ وإزالة الشعر.
• الجدير بالذكر أنه تم اختراع جهاز الليزر، وظيفته هي إطلاق أشعة تكون موحدة اللون وموحدة الاتجاه، وكان ذلك الاختراع في عام 1960.

كيف يتم إنتاج طيف الانبعاث

يتم إنتاج طيف الانبعاث بواسطة تسخين العنصر الكيميائي، وذلك بواسطة امتصاص الذرة كمية من الطاقة الحرارية، تقوم بالعمل على توفير الطاقة الحركية للإلكترونيات، وفي حالة تنشيط وإثارة نتيجة اكتساب الطاقة داخل عنصر ما مما يجعلها تتحرك نحو مدارات أعلى للطاقة.

وفي حالة عودة الإلكترونيات إلى مستواها الأول في البداية، سوف تتخلص من الطاقة المكتسبة ويكون ذلك في شكل شعاع ضوئي بتردد معين، يحدث ذلك لأن إلكترونيات الذرة تميل لأن تكون في ترتيب معين.[1]