إحنا اللي عملنا الهوا أسلاك!
كتبت – يارا كمال
عارف لما ماما بتحتاس وهي بتنضف ورا مكان الدش عشان كم الأسلاك المتشابكة اللي وراه دي؟ ولو إن الموضوع مختلف شوية، بس العلماء قرروا يحوّلوا خيوط رفيعة من الهوا لألياف بصرية، وبالتالي ممكن ينقل إشارات الضوء من غير ما نحتاج أي كابلات.
المشكلة إن الليزر بيفقد قوته وتركيزه كل ما المسافة تطول، لإن الفوتونات (زي ما تقول كدة حزم من الطاقة) بتنتشر بعيد وتتفاعل مع الذرات والجزيئات اللي في الهوا.
الألياف البصرية بتحل المشكلة دي من خلال إن الإزاز بيكسر الضوء بزاوية كبيرة، وبيكون حواليه مادة بتعكس الضوء بزاوية صغيرة ليه مرة تانية ، وبالتالي الشعاع مايفقدش تركيزه ولا قوته. ومع ذلك، الألياف البصرية ماتقدرش تنقل غير كمية محدودة من الطاقة، وكمان بتحتاج هيكل يدعمها.
العلماء عملوا معادل للألياف البصرية دي من خيوط الهوا الرفيعة إزاي بقى؟
نفس الفكرة؛ إنهم بيولّدوا ليزر ويخلوه ينقسم لحلقة من عدة أشعة بحيث يكوّن ماسورة. النبضات القوية والقصيرة جدًا من الليزر بتسخّن جزيئات الهوا على طول الشعاع بسرعة كبيرة جدًا. التسخين السريع ده بينتج موجات صوتية، الموجات دي على ما تتجمع في مركز الماسورة دي بتاخد ميكروثانية، وبتعمل منطقة كثافة عالية محاطة بمنطقة كثافة قليلة بتتوجد بعد أشعة الليزر.
الميكروثانية وقت طويل بالنسبة للوقت اللي الضوء بيتنقل فيه. بعد ما الضوء ما يتنقل بميكروثانية، الموجات الصوتية بتصطدم بعضها في مركز الماسورة، عشان تزوّد كثافة الهوا فيه.
المنطقة اللي بتكون فيها كثافة الهوا قليلة، الضوء فيها بيتكسر بزاوية صغيرة وده بيخلي الضوء يفضل متركّز زي فكرة الألياف الضوئية. من الآخر، أي هيكل حتى لو كان هوا، مادام عنده كثافة عالية وبيكسر الضوء بزاوية كبيرة ممكن يبقى زي الألياف الضوئية.
خيوط الهوا الرفيعة دي تقدر توصّل لأي مكان على الأرض ويمكن حتى للفضاء، وتُستخدم في الاتصالات عن طريق الليزر لمدى كبير، ورسم الخرايط اللي بتبيّن شكل سطح الأرض، وأبحاث تلوث الهواء، وتغير المناخ، وبيُستخدم كمان في الجيش في أسلحة الليزر. الميزة كمان في إن الإشارة اللي بتوصل عن طريق الاختراع ده بتبقى أقوى بنسبة 50% أكتر من لو اتنقلت من غيره.
المصادر
