ما المقصود بتباعد شعاع الليزر؟
يقيس تباعد شعاع الليزر مقدار اتساع الحزمة الضوئية كلما ابتعدت عن مصدرها. وحتى أشعة الليزر المُجمّعة بدقة عالية تتسع تدريجيًا بفعل ظاهرة الحيود. وعادةً ما يُعبَّر عن التباعد بزاوية كاملة تُقاس بوحدة الميلي راديان (mrad). فكلما صغرت قيمة التباعد، كانت الحزمة أكثر تركيزًا وأضيق على المسافات الطويلة — وهو أمر بالغ الأهمية في أجهزة قياس المسافات، وأنظمة الليدار (LiDAR)، والاتصالات عبر الفضاء الحر، وقطع المعادن بالليزر.
كيفية استخدام الحاسبة
قِس قطر الحزمة عند نقطتين على طول مسارها. ثم أدخِل القطر الأولي \(\text{D}_i\) (قرب المصدر)، والقطر النهائي \(\text{D}_f\) (الأبعد عن المصدر) بوحدة المليمتر، إضافةً إلى المسافة \(\text{L}\) بين نقطتي القياس بوحدة المتر. وستعرض لك الحاسبة قيمة التباعد بالزاوية الكاملة بوحدات الميلي راديان والراديان والدرجات، مع قيمة نصف الزاوية أيضًا.
شرح المعادلة
يُحسب التباعد في المجال البعيد تقريبًا بالنسبة الهندسية
$$\theta = \frac{\text{D}_f - \text{D}_i}{1000 \cdot \text{L}}$$ويجري تحويل الأقطار من المليمتر إلى المتر كي تأتي النتيجة على هيئة زاوية بلا أبعاد مقيسة بالراديان. ثم نضرب الناتج في 1000 للحصول على القيمة بالميلي راديان، وهي الوحدة الأكثر شيوعًا في تحديد جودة شعاع الليزر.
مثال محلول
لنفترض أن عرض الحزمة عند المصدر يبلغ 1 مم، ثم يتسع ليصل إلى 10 مم بعد قطع مسافة 100 م. يكون التغير في القطر هو \(10 - 1 = 9\) مم \(= 0.009\) م. وبقسمة الناتج على 100 م نحصل على \(\theta = 0.00009\) راديان \(= 0.09\) ميلي راديان. أما تباعد نصف الزاوية فيساوي 0.045 ميلي راديان — وهي قيمة ممتازة تدل على حزمة مُجمّعة بدقة عالية.
الأسئلة الشائعة
هل النتيجة هي الزاوية الكاملة أم نصف الزاوية؟ النتيجة الرئيسية هي التباعد بالزاوية الكاملة، كما يعرض الجدول أيضًا قيمة نصف الزاوية، وهي ببساطة نصف القيمة الكاملة.
هل يجب أن تتطابق الوحدات؟ أدخِل الأقطار بوحدة المليمتر والمسافة بوحدة المتر كما هو موضَّح في الحقول — وتتكفل الحاسبة بإجراء التحويل داخليًا.
لماذا نستخدم الميلي راديان؟ تمنحك وحدة الميلي راديان أرقامًا صغيرة ومريحة عند تحديد مواصفات الليزر؛ فقيمة 1 ميلي راديان تعني اتساعًا يبلغ نحو 1 متر لكل 1 كيلومتر من المسافة المقطوعة.
