كيف يمكن حساب طاقة ضوء الليزر

[khaled.inside]

مصادر الليزر المستخدمة فى تصميم بعض الدوائر او اقلام الليزر التى تباع فى المحال التجارية - يكون مكتوب عليها قيمة القدرة للخرج المرئى مثل (Optical Output <200mA) ولكن هذه الارقام غالباً غير حقيقية خصوصاً وان الليزر من مصانع مجهولة (صينى) - مع البحث على الانترنت لكيفية قياس طاقة الليزر - وجدت جهاز قياس مخصص لذلك الغرض يستخدمة هواة الليزر يسمى LPM (Laser Power Meter) - ولم استطع العثور على هذا الجهاز فى مصر .

فكرت فى طرق اخرى رياضية لمحاولة استنتاج طاقة الضوء الصادرة - توصلت لما يلى :

قانون الطاقة (الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من عدم ) - فذلك يعنى ان قدرة الكهرباء الداخلة لجهاز ما - لابد ان تخرج كما هى فى اشكال اخرى ( ضوء - حرارة - حركة ... الخ)

وبناء على هذا - قمت بقياس جهد البطارية والتيار المار بالدائرة (4.13V / 0.46A) اى ما يقارب 1.9 وات - ولهذا يجب ان تخرج نفس تلك القدرة فى اشكال اخرى مجموعها يساوى 1.9 وات

وعلى حد المعلومات التى حصلت عليها من الانترنت - ان قلم الليزر الاخضر ينتج (ضوء اخضر + اشعة تحت الحمراء + حرارة )

وبالبحث عن قوانين رياضية لحل هذه المشكلة - وجدت قانون يخص الطاقة الحرارية وهو
Q=M C ΔT
Q= الطاقة بوحدة الجول
M= وزن المادة (اتى اكتسبت الحرارة) بوحدة (Kg كيلو جرام)
C = الحرارة النوعية للمادة التى اكتسبت الحرارة بوحدة (J.Kg/c جول كيلوجرام / درجة سليزوس)
ΔT= قيمة التغيير فى درجة الحرارة بوحدة الدرجة سليزوس

قمت بالتجربة بالشكل التالى :
1-اخرجت البطارية من قلم الليزر وقمت بقياس وزن القلم (مصنوع بالكامل من الالمونيوم عدا الدائرة الالكترونية الموجودة بداخلة) = 0.084 كيلو جرام
2- قمت بتسجيل حرارة قلم الليزر قبل التجربة = 32.8 (نفس درجة حرارة الغرفة)
3- احضرت قيمة الحرارة النوعية للالمونيوم = 895 J.Kg/c

*** بدأت التجربة بتشغيل قلم الليزر ومراقبة التغيير فى درجة الحرارة مع تسجيل مدة التشغيل
ارتفعت درجة الحرارة الى 35 درجة فى زمن قدرة 2:53 ( ارتفعت الحرارة 2.2 درجة)

وباستخدام القانون السابق استنتجت الاتى

Q= 0.048 * 895 * 2.2 = 165.39 J
وبتحويل الناتج الى Watt = J/t الطاقة على الزمن بالثانية = 165.39/170 = 0.97 وات

واستنتجت ان الطاقة المستهلكة لانتاج الحرارة هى 0.97 وات من اصل الطاقة الكلية 1.9وات - وهذا يعنى ان طاقة الاشعة تحت الحمراء والضوء الاخضر = 0.93 وات (930mw) وهذى القدرة كبيرة جداً مقارنة بما هو مكتوب على القلم (power <200)

السؤال هو - هل انا استخدم تلك القوانين بشكل خاطئ - ام ان الناتج ظهر بهذا الشكل نتيجة لعدم الدقة فى القياس

هناك شئ اخر اعتقد انة قد يكون مفيد ولكن لا امتلك قوانين رياضية لاطبقها علية - وهو ان لدى جهاز قياس الحرارة بالاشعة تحت الحمراء (IR Thermometer) اثناء توجيه ضوء الليزر الية يسجل قراءة حرارة تصل الى 150 درجة مئوية او اكثر - فهل يمكن تحديد طاقة الضوء من خلال قيمة الحرارة التى حصلت عليها

هل هناك اى طرق اخرى يمكن من خلالها حساب طاقة ضوء الليزر ؟

واخيراً - كنت ابحث عن مصدر ليزر احمر بقدرة عالية نسبياً لم اجدة الا عند شركة RAM بوسط البلد - القاهرة- بمبلغ
450 جنية - ما الذى يجعل سعرة بهذا الارتفاع - فى حين ان اقلام الليزر الخضراء تباع فى المحلات بسعر يتراوح من 150 ال 175 جنية فقط على الرغم من ان التركيب الداخلى لليزر الاخضر اكثر تعقيداً وتكلفة عن الاحمر - ام ان هذا الارتفاع فى السعر يعود لندرتة ؟


واسف للاطالة

[سعيد عويطة]

هل هناك اى طرق اخرى يمكن من خلالها حساب طاقة ضوء الليزر ؟


هناك طريقة بسيطة ..ممكن تفيدك
..وجة الليزر على سماعة سماعة بيزو ..وسلكين السماعة على ساعة الفولت ..من طبيعة سماعة بيزو,,عند الضغط عليها تعطيف فولت..استخدمت ليزر اخظر مداة 5 mile

[khaled.inside]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة سعيد عويطة

هل هناك اى طرق اخرى يمكن من خلالها حساب طاقة ضوء الليزر ؟


هناك طريقة بسيطة ..ممكن تفيدك
..وجة الليزر على سماعة سماعة بيزو ..وسلكين السماعة على ساعة الفولت ..من طبيعة سماعة بيزو,,عند الضغط عليها تعطيف فولت..استخدمت ليزر اخظر مداة 5 mile

ما هى سماعة بيزو (هل تقصد السماعة الصغيرة مثل هذة التى توجد فى المزربورد فى اجهزة الكمبيوتر ؟)

وان كانت هى - ماذا تقصد بالضغط عليها - السماعة عاكسة للضوء وليست سوداء ولن تمتص اى طاقة - بالاضافة الى افتراض نجاح التجربة - ما الفائدة من قيمة الفولت التى سأحصل عليها - فى حين انى ابحث عن طاقة الضوء

وان امكن شرح الامر كاملاً .

[ماجد عباس محمد]

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة khaled.inside

مصادر الليزر المستخدمة فى تصميم بعض الدوائر او اقلام الليزر التى تباع فى المحال التجارية - يكون مكتوب عليها قيمة القدرة للخرج المرئى مثل (Optical Output <200mA) ولكن هذه الارقام غالباً غير حقيقية خصوصاً وان الليزر من مصانع مجهولة (صينى) - مع البحث على الانترنت لكيفية قياس طاقة الليزر - وجدت جهاز قياس مخصص لذلك الغرض يستخدمة هواة الليزر يسمى LPM (Laser Power Meter) - ولم استطع العثور على هذا الجهاز فى مصر .

المشكلة أن الليزر أعلى من حد معين يكون خطرا ولا يصرح باستخدامة و تصديره و استيراده إلا بإذن لذا فهناك مجال لكتابة قيم أقل من الحقيقة لتجنب هذه القيود

فكرت فى طرق اخرى رياضية لمحاولة استنتاج طاقة الضوء الصادرة - توصلت لما يلى :
قانون الطاقة (الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من عدم ) - فذلك يعنى ان قدرة الكهرباء الداخلة لجهاز ما - لابد ان تخرج كما هى فى اشكال اخرى ( ضوء - حرارة - حركة ... الخ)
وبناء على هذا - قمت بقياس جهد البطارية والتيار المار بالدائرة (4.13V / 0.46A) اى ما يقارب 1.9 وات - ولهذا يجب ان تخرج نفس تلك القدرة فى اشكال اخرى مجموعها يساوى 1.9 وات

رائع لكن هذه القدرة يجب أن تتأكد من أن كلها تذهب لليد الليزر ولا تستهلك أى دوائر أخرى داخل الجهاز منها

وعلى حد المعلومات التى حصلت عليها من الانترنت - ان قلم الليزر الاخضر ينتج (ضوء اخضر + اشعة تحت الحمراء + حرارة )

الأشعة تحت الحمراء هى الحرارة

وبالبحث عن قوانين رياضية لحل هذه المشكلة - وجدت قانون يخص الطاقة الحرارية وهو
Q=M C ΔT
Q= الطاقة بوحدة الجول
M= وزن المادة (اتى اكتسبت الحرارة) بوحدة (Kg كيلو جرام)
C = الحرارة النوعية للمادة التى اكتسبت الحرارة بوحدة (J.Kg/c جول كيلوجرام / درجة سليزوس)
ΔT= قيمة التغيير فى درجة الحرارة بوحدة الدرجة سليزوس

قمت بالتجربة بالشكل التالى :
1-اخرجت البطارية من قلم الليزر وقمت بقياس وزن القلم (مصنوع بالكامل من الالمونيوم عدا الدائرة الالكترونية الموجودة بداخلة) = 0.084 كيلو جرام
2- قمت بتسجيل حرارة قلم الليزر قبل التجربة = 32.8 (نفس درجة حرارة الغرفة)
3- احضرت قيمة الحرارة النوعية للالمونيوم = 895 J.Kg/c

أنا لست متخيلا بدقة لهذه التجربة لكنها من الناحية العلمية صحيحة و الأفضل أن توجه الشعاع الخارج لجسم يمتصه
مثلا Heat Sink هو الومنيوم أيضا ولونه أسود غير لامع سيمتص أغلب الضوء أو اى شيء آخر

*** بدأت التجربة بتشغيل قلم الليزر ومراقبة التغيير فى درجة الحرارة مع تسجيل مدة التشغيل
ارتفعت درجة الحرارة الى 35 درجة فى زمن قدرة 2:53 ( ارتفعت الحرارة 2.2 درجة)

وباستخدام القانون السابق استنتجت الاتى

Q= 0.048 * 895 * 2.2 = 165.39 J
وبتحويل الناتج الى Watt = J/t الطاقة على الزمن بالثانية = 165.39/170 = 0.97 وات

واستنتجت ان الطاقة المستهلكة لانتاج الحرارة هى 0.97 وات من اصل الطاقة الكلية 1.9وات - وهذا يعنى ان طاقة الاشعة تحت الحمراء والضوء الاخضر = 0.93 وات (930mw) وهذى القدرة كبيرة جداً مقارنة بما هو مكتوب على القلم (power <200)

الضوء الأخضر هو الليزر و ما حسبته هو الفقد كحرارة

السؤال هو - هل انا استخدم تلك القوانين بشكل خاطئ - ام ان الناتج ظهر بهذا الشكل نتيجة لعدم الدقة فى القياس

ربما هناك فرق بين ما يدون و الواقع للأسباب السابقة

هناك شئ اخر اعتقد انة قد يكون مفيد ولكن لا امتلك قوانين رياضية لاطبقها علية - وهو ان لدى جهاز قياس الحرارة بالاشعة تحت الحمراء (IR Thermometer) اثناء توجيه ضوء الليزر الية يسجل قراءة حرارة تصل الى 150 درجة مئوية او اكثر - فهل يمكن تحديد طاقة الضوء من خلال قيمة الحرارة التى حصلت عليها

هل هناك اى طرق اخرى يمكن من خلالها حساب طاقة ضوء الليزر ؟

جهاز قياس الأشعة تحت الحمراء يقيس الطول الموجى و يترجمه لحرارة لذا لن يكون دقيقا مع الليزر حسب علمى

واخيراً - كنت ابحث عن مصدر ليزر احمر بقدرة عالية نسبياً لم اجدة الا عند شركة RAM بوسط البلد - القاهرة- بمبلغ
450 جنية - ما الذى يجعل سعرة بهذا الارتفاع - فى حين ان اقلام الليزر الخضراء تباع فى المحلات بسعر يتراوح من 150 ال 175 جنية فقط على الرغم من ان التركيب الداخلى لليزر الاخضر اكثر تعقيداً وتكلفة عن الاحمر - ام ان هذا الارتفاع فى السعر يعود لندرتة ؟
واسف للاطالة

هناك عدة عوامل يحدد السعر منها سأشترى كم قطعة و ستبقى عندى كم شهر لبيعها لذا تجد ذات القطعة بأسعار متباينة فى محال كثيرة

[khaled.inside]

المشكلة أن الليزر أعلى من حد معين يكون خطرا ولا يصرح باستخدامة و تصديره و استيراده إلا بإذن لذا فهناك مجال لكتابة قيم أقل من الحقيقة لتجنب هذه القيود

على العكس - لانى من هواة اقتناء الليزر - الارقام المكتوبة علية تكون غالباً اقل من الواقع - اما بخصوص الخطورة - فالليزر الامن هو الفئة الاولى ClassI - والفئة الثانية حتى Class II - من 1mw ~ 5mw - اما بخصوص اقلام الليزر الخضراء او الزرقاء فهى من الفئة الثالثة فى قسمها الثالث Class 3(Class III) او Class 3B (Class IIIb) - والتى تصل قوة الخرج المرئى الى 500mw- وفى كل الاحوال يكون مكتوب هذا التحذير على مصادر الليزر (1) (Danger) - اما عن القيود القانونية فيكفى انى فى "مصر"

الأشعة تحت الحمراء هى الحرارة

صحيح ان الاشعة الحمراء هى الطاقة الحرارية - لكنى اقصد اشعة يتم انتاجها بالفعل من الدايود وليس تلك الناتجة عن ارتفاع حرارة الجهاز - (الليزر الاخضر يتكون من دايود يصدر اشعة تحت الحمراء بتردد معين 1064 نانومتر - ويتم توجيهها الى كرستالة مصنعوعة خصيصاً لكسر التردد الى نصفين ليصبح 532 نانومتر وهو تردد اللون الاخضر) ولكن يتم تحويل جزء فقط من الاشعة تحت الحمراء الى ضوء اخضر فى حين تخرج الاشعة تحت الحمراء المتبقية بصورتها غير المرئية . - يطلق على هذا النوع من الليزر DPSS (diode-pumped solid-state frequency-doubled,) (2)


وشكراً على اهتمامك بسؤالى - وبالمناسبة - هل لديك اى معلومة عن اماكن بيع جهاز LPM لقياس قوة ضوء الليزر فى مصر ؟


----------------------------------

References

(1) Laser_safety - Wikipedia
(2) Laser_pointer - Wikipedia

[ماجد عباس محمد]

للاسف لا اعلم