فیزیک لیزر و کاربرد لیزر در پزشکی

لیزر کشفی علمی است که نقش آن به‌عنوان یک تکنولوژی در زندگی مدرن امروز  کاملاً جا افتاده است. لیزرها به‌طور گسترده در تولیدات صنعتی، ارتباطات، نقشه‌برداری و … مورد استفاده قرار می‌گیرند. لیزرها همچنین در پژوهش‌های علمی و برای محدوده وسیعی از دستگاه‌های علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برتری لیزر نسبت به دیگر منابع نوری در این است که منبعی از نور و تابش‌های کنترل‌شده، تکفام، همدوس و پرتوان تولید می‌کند. در اواخر قرن بیستم بود که لیزر به‌عنوان یک ابزار مؤثر در دست جراحان قرار گرفت و حالا یکی از مهمترین اکتشافات قرن بیستم به شمار می‌رود.   کلمه LASER در واقع متشکل از حروف ابتدای کلمات Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation است که بهمعنی  تقویت نور به‌وسیله گسیل القایی تابش است. بنیاد کار لیزر براساس گسیل نور برانگیخته است. لیزر یک گردهمایی و دسته شدن قابل‌ملاحظه فوتون‌های تابیده‌شده در فازی است که اجازه می‌دهد یک دسته اشعه پیوسته و بسیارقوی به‌دست آید. نور لیزر از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نور عادی ندارد و تنها ویژگی‌های خاص فیزیکی نور لیزر آن را از نورهای منابع نوری دیگر متمایز می‌کند. با تبیین ویژگی‌های خاص لیزر بستری بزرگ برای کاربردهای گوناگون این سامانه در علوم گوناگون به‌ویژه صنعت، پزشکی و نظامی ایجاد شده است. در سال ۱۹۱۷ میلادی امکان وجود و تولید این پدیده توسط آلبرت انیشتین پیشبینی شد. مدت‌ها این پیشبینی مورد توجه قرار نگرفت تا اینکه در سال ۱۹۴۰ میلادی یک دانشمند روسی به نام فابریکانت در تز دکترای خود تولید تابش‌های اجباری تقویت‌شده را اثبات کرد. تئودور میمن آمریکائی در سال ۱۹۶۰ میلادی دستگاه لیزری با بلور یاقوت ساخت و عنوان مخترع لیزر را به خود اختصاص داد.

یک سال بعد دانشمند ایرانی علی جوان لیزر گازی هلیوم  نئون را در آزمایشگاه بل طراحی و ارائه کرد و بعد از آن تکمیل و ایجاد لیزرهای جدید به‌سرعت گسترش یافت. با این حال اختراع لیزر را نمی‌توان مدیون تنها یک فرد دانست چرا که از گذشته تا به امروز دانشمندان زیادی زمان زیادی را برای توسعه آن صرف نموده‌اند. امروزه شاهد ورود لیزرهای جدیدی به دنیای صنعت هستیم که توانسته‌اند این فناوری را به‌سرعت رشد دهند. لیزر در ابتدا در درمان بیماریهای پوستی و سپس در تخصص‌های دیگر به کار گرفته شد. امروزه لیزر وسیله‌ای جدید و مؤثر در مقابله با بیماری‌ها است و در بسیاری از شاخه‌های پزشکی دارای جایگاهی ویژه است. لیزر به‌واسطه ویژگی‌های خاص خود توانایی بیشتری به جراح می‌دهد. کاربرد نادرست و ناصحیح آن نه‌تنها مفید نیست بلکه آسیب آن در مقایسه با وسائل جراحی عادی بسیار بیشتر است. جنس لیزر از فوتون‌های امواج الکترومغناطیسی است بنابراین از نظر ماهیت و رفتار، تابع کلیه قوانین حاکم بر رفتار فوتون‌های نوری در محیط‌های مختلف است. با ساخت لیزر دی اکسید کربن در سال ۱۹۶۴ میلادی کاربرد لیزر به دلیل دقت بالا و خطای ناچیز خود در زمینه‌های پزشکی افزایش یافت و این امکان را به جراحان داد تا به هجای تیغ‌های جراحی از فوتون‌های همدوس استفاده کنند. روزانه هزاران نفر با استفاده از لیزرهای پزشکی تحت درمان قرار می‌گیرند. امروزه شعار شرکتهای سازنده لیزرهای پزشکی عمل‌های بدون خونریزی است چراکه عمل جراحی با لیزر را می‌توان بدون خونریزی یا حداقل خونریزی انجام داد و به نوعی از درمان غیرتهاجمی دست یافت. اشعه لیزر یک جهت بیشتر ندارد و دسته‌های اشعه با هم موازی هستند و  عملاً از نظر انتشار تا بینهایت از یکدیگر جدا نمی‌شوند. حالت واگرائی آنها نیز فقط به پدیده‌های انقطاع و انحراف نور بستگی دارد.