لماذا يسبب الليزر أضرارا دائمة للعين؟

أصبحت تكنولوجيا الليزر أكثر شيوعًا في الوقت الحاضر، ويتم تشجيع الناس أيضًا على ارتدائها نظارات السلامة بالليزر والخوذات الواقية من الليزر عند تشغيل الليزر (خاصة عند تشغيل معدات اللحام بالليزر). وإلا فإن العيون سوف تتضرر من الليزر ولا يمكن استعادتها. عندها سيكون لدى الناس أسئلة، لماذا يسبب الليزر ضررًا دائمًا للعيون؟

1. ما هو الليزر؟ ما هو مبدأ جيلها؟

الليزر (LASER) هو اختصار 'تضخيم الضوء عن طريق انبعاث الإشعاع المحفز'.

مبدأ التوليد

لأنه يقوم على هيكل مستوى الطاقة للذرات. تتكون الذرات من نوى ذرية وإلكترونات خارج النواة. تتحرك الإلكترونات في مدارات مختلفة، وكل مدار يتوافق مع مستوى طاقة محدد. في الظروف العادية، تكون معظم الإلكترونات الموجودة في الذرات في مستويات طاقة منخفضة (الحالة الأرضية). عندما يتم توفير الطاقة من العالم الخارجي (مثل التيار، الضوء، وما إلى ذلك)، فإن بعض الإلكترونات سوف تمتص الطاقة وتنتقل إلى مستويات طاقة عالية (الحالات المثارة).

تكون الإلكترونات في الحالات المثارة غير مستقرة، وسوف تنتقل تلقائيًا إلى مستويات طاقة منخفضة وتطلق الفوتونات. وفي مصادر الضوء العادية، يكون انبعاث هذه الفوتونات عشوائيًا وغير منتظم. في عملية توليد الليزر، ينعكس جزء من الفوتونات ذهابًا وإيابًا في تجويف الرنين البصري عن طريق وضع عاكس في التجويف. عندما تلتقي هذه الفوتونات بالذرات في الحالة المثارة، فإنها ستحفز هذه الذرات لإصدار إشعاع محفز، مما يجعل الذرات تبعث فوتونات بنفس التردد والطور واتجاه الاستقطاب مثل الفوتونات الساقطة. تنعكس هذه الفوتونات وتتضخم باستمرار في تجويف الرنين، وتشكل أخيرًا شعاع ليزر بكثافة عالية واتجاه جيد.

2. الأسباب الرئيسية لضرر الليزر الدائم على العيون هي كما يلي:

أ. خصائص طاقة الليزر

كثافة طاقة عالية

يتمتع الليزر بدرجة عالية من التماسك والاتجاه وأحادية اللون، مما يمكنه من تركيز طاقة عالية للغاية في منطقة صغيرة جدًا. يتباعد ضوء مصادر الضوء العادية في كل الاتجاهات وتتشتت الطاقة. يمكن تركيز شعاع الليزر على نقطة صغيرة جدًا. على سبيل المثال، عند تصوير شبكية العين، قد يكون قطر البقعة من بضعة ميكرونات إلى عشرات الميكرونات فقط.

لنأخذ الليزر الموجي المستمر النموذجي كمثال، عندما يركز على شبكية العين، فإن الطاقة (كثافة الطاقة) المستلمة لكل وحدة مساحة ستتجاوز بكثير النطاق الذي يمكن أن تتحمله خلايا الشبكية. تشبه شبكية العين فيلم الكاميرا، حيث تتوزع عليها مجموعة متنوعة من الخلايا الحساسة للضوء، مثل المخاريط والقضبان. سيتم تدمير هذه الخلايا على الفور تحت إشعاع الليزر عالي الكثافة للطاقة

امتصاص الطاقة وتحويلها

خصائص امتصاص الأنسجة داخل العين لليزر. تتميز الأنسجة المختلفة في العين بخصائص امتصاص مختلفة لأشعة الليزر ذات الأطوال الموجية المختلفة. على سبيل المثال، تمتص شبكية العين بشكل رئيسي أشعة الليزر في نطاق الضوء المرئي (400-780 نانومتر) وأشعة الليزر القريبة من الأشعة تحت الحمراء (780-1400 نانومتر). عندما تدخل أشعة الليزر من هذه الأطوال الموجية إلى العين وتمتصها شبكية العين، تتحول الطاقة الضوئية بسرعة إلى طاقة حرارية.

تمامًا كما يمكن أن يؤدي استخدام عدسة مكبرة للتركيز في الشمس إلى إشعال الورق، فإن طاقة الليزر تتركز بشكل كبير في شبكية العين وتنتج تأثيرًا حراريًا. سيؤدي هذا التأثير الحراري إلى ارتفاع درجة حرارة أنسجة الشبكية بشكل حاد، مما يؤدي إلى تمسخ البروتين وتدمير بنية الخلية. علاوة على ذلك، فإن هذا الضرر الحراري لا يمكن إصلاحه. بمجرد تدمير بنية خلايا الشبكية، لا يمكن استعادة وظائفها البصرية الطبيعية مثل الحساسية للضوء ونقل الإشارات، مما يؤدي إلى تلف دائم في الرؤية. لذلك، من الضروري جدًا ارتداء نظارات السلامة بالليزر.

علاوة على ذلك، فإن أشعة الليزر ذات الأطوال الموجية في نطاق الأشعة تحت الحمراء (مثل ليزر 1064 نانومتر Nd:YAG) يمكن أن تمتصها العدسة بالإضافة إلى شبكية العين. عندما تمتص العدسة طاقة الليزر، فإنها ستنتج أيضًا تأثيرًا حراريًا، مما يسبب عتامة العدسة، وهو إعتام عدسة العين. يعد إعتام عدسة العين الناتج عن الليزر أيضًا إصابة دائمة في العين، مما يؤثر على شفافية العدسة وقوتها الانكسارية، مما يؤدي إلى انخفاض الرؤية.

ب. الخصائص الهيكلية للعين

العين نفسها عبارة عن نظام بصري معقد، ويمكن للقرنية والعدسة تركيز الضوء الخارجي على شبكية العين. تعتبر عملية التركيز هذه مهمة جدًا للتصوير البصري العادي، ولكنها أيضًا تسهل على أشعة الليزر إتلاف شبكية العين.

عندما يدخل شعاع الليزر إلى العين، يقوم النظام البصري للعين بتركيز الليزر على شبكية العين مثل تركيز الضوء العادي. وهذا يعادل تركيز طاقة الليزر بشكل فعال على شبكية العين، وهي منطقة حساسة للغاية. حتى الليزر الضعيف نسبيًا سيزيد بشكل كبير من كثافة الطاقة على شبكية العين بعد تركيزها بالعين، مما يزيد من خطر تلف الشبكية.

شبكية العين هي الجزء الرئيسي من العين الذي يستقبل الإشارات الضوئية ويحولها إلى نبضات عصبية. شبكية العين عبارة عن نسيج رقيق، والمستقبلات الضوئية الموجودة فيها حساسة للغاية وحساسة للتغيرات البيئية.

ليس لديه قدرة تجديد قوية مثل الجلد والأنسجة الأخرى. بمجرد تلف خلايا الشبكية بالليزر، يصعب على جسم الإنسان إصلاح هذه الخلايا التالفة من خلال التجديد. على سبيل المثال، الخلايا المخروطية مسؤولة بشكل رئيسي عن رؤية الألوان وحدة البصر العالية. يمكن أن يؤدي تلفها إلى إدراك غير طبيعي للألوان وانخفاض الرؤية. ولأن أنسجة العصب الشبكية يصعب استعادتها بمجرد تعرضها للتلف، فإن هذا الضرر غالبًا ما يكون دائمًا.

باختصار، سواء كان ذلك يعتمد على خصائص طاقة الليزر (كثافة الطاقة العالية وامتصاص الطاقة وتحويلها) أو الخصائص الهيكلية للعين البشرية (العين نظام بصري معقد)، فإن الضرر الذي يلحق بالعين البشرية ناتج عن الليزر دائم ولا يمكن استعادته. لذلك، عند إجراء عمليات الليزر، نظارات السلامة بالليزر يجب ارتداؤها، وهو أيضًا أحد متطلبات صناعة الليزر.