Láser.

LASER
Uno de los dispositivos que aprovechan los fenómenos electromagnéticos es el
laser, el cual es capaz de producir luz de alta intensidad y de un color bastante
puro. Dependiendo de la frecuencia de la luz emitida, el laser puede ser
utilizado con fines diversos que abarcan la medicina, la química, la industria, la
informática, la experimentación y las comunicaciones.
En un laser, los átomos son
obligados a almacenar energía para
que luego la emitan en forma de luz
coherente, es decir, con la misma
dirección, y en fase, por lo cual la
amplitud
de
la
onda
electromagnética aumenta. Primero,
los electrones de los átomos del
laser son obligados a almacenar la
energía, después se les estimula
mediante fotones externos para que
emitan esa energía en forma de luz
mediante un proceso llamado
emisión estimulada. Cuando los
átomos emiten fotones mediante
este proceso, estos fotones se
desplazaran en fase con los que los
estimularon, pero tendrán una
frecuencia que depende del átomo
del cual se emitió el fotón. Luego,
los fotones emitidos provocaran la
misma reacción en otros átomos
generando una reacción en cadena,
haciendo que esta luz se amplifique
a medida que los fotones viajan a
través del material, entre dos
espejos paralelos, mientras estimula
más átomos. Al mismo tiempo, parte
de la luz láser, se filtra por uno de
los
espejos,
que
es
sólo
parcialmente reflectante.
Los principios del funcionamiento
del laser fueron descritos por
primera vez por Albert Einstein en
1917. Sin embargo, el laser tuvo
que esperar hasta 1953 cuando se
construyo el primer máser, un
dispositivo que funciona con el
mismo fundamento que el laser,
pero que emite luz de frecuencias
correspondientes al microondas.
Este máser no era capaz de generar
luz de manera continua, producía
pulsos de luz, de corta duración,
este obstáculo fue superado en los
años siguientes, y en 1964, Charles
Townes (quien participo en la
construcción del primer máser), y
Nikolái Básov y Aleksandr Projorov,
compartieron el premio nobel por
"los trabajos fundamentales en el
campo de la electrónica cuántica",
los cuales condujeron a la
construcción de osciladores y
amplificadores basados en los
principios de los máseres y láseres.
Hay varias tipos de láseres, están
los de estado sólido (generan las
emisiones
más
potentes
y
generalmente trabajan por pulsos),
los láseres de gas (entre los que
destacan el de Helio-Neón por su
pureza de color y baja dispersión
del haz de luz, y el de dióxido de
carbono, por su eficiencia y por ser
el laser de onda continua más
potente), los láseres líquidos, los de
semiconductores y los de electrones
libres.
En
1960,
el
físico
estadounidense Theodore Maiman
construyo el primer láser solido con
un cristal de rubí, al año siguiente,
el físico estadounidense Alí Javan
construyó el primer láser de gas de
helio-neón y en 1966, el físico
estadounidense
Peter
Sorokin
construyó el primer láser de líquido.
No
obstante,
el
laser
fue
considerado
“una
solución
buscando
un
problema
que
resolver”, e incluso una curiosidad
de laboratorio hasta 1969 cuando se
encontró la primera aplicación
industrial del láser al ser utilizado en
las soldaduras de los elementos de
chapa en la fabricación de
vehículos, al año siguiente Gordon
Gould propone muchas otras
aplicaciones prácticas para el láser.
Después de esto, el numero de
aplicaciones del laser ha crecido
rápidamente, en 1980 se comenzó
la comercialización de los CD’s, los
cuales son leídos por un laser de
baja potencia para que después esa
información fuera transformada a
sonido. En 1984 se comienza a usar
la tecnología del CD para almacenar
datos.
La luz de un potente laser puede ser
enfocada en un pequeño punto de
tal forma que esa gran cantidad de
energía puede ser utilizada para
calentar,
fundir
o
vaporizar
materiales de manera precisa. De
esta manera pueden ser usados
para taladrar diamantes, recortar
componentes electrónicos, sintetizar
nuevos materiales, o inducir la
fusión nuclear controlada.
Fig 1. Soldadura por medio de laser
El laser también es usado en la
medicina, ya que cada sustancia
absorbe solo ciertas frecuencias de
luz, al sintonizar los láseres con la
frecuencia correcta, se pueden
eliminar tejidos no deseados sin
afectar los otros. Para esto es
necesario que el laser se enfoque
en el tejido durante un tiempo corto,
del orden de los milisegundos ya
que después de cierto tiempo el
calor transmitido al tejido se
empieza a disipar hacia los otros
tejidos destruyéndolos. No obstante
también hay situaciones en las que
este suceso es deseado para el
tratamiento medico
Fig. 2 Un laser pasa por el cristalino y la
cornea del ojo sin afectar estos tejidos, el
objetivo del laser es la destrucción de
nuevos vasos sanguíneos retinianos
causados por la diabetes mellitus.
La luz de un laser puede viajar
grandes distancias rápidamente y
sin distorsionarse, por lo cual es
muy útil para transmitir información.
Para esto se ha inventado la fibra
óptica, la cual traza un camino para
que la luz lo siga de tal forma que
este vaya de un lugar a otro con
total facilidad. Otras aplicaciones del
laser en las comunicaciones es el
CD y el DVD el Blue-Ray, los cuales
trabajan de maneras parecidas pero
cada
una
maneja
diferentes
longitudes de onda, por ejemplo el
CD maneja luz roja y el Blue Ray
maneja luz azul, como la luz azul
tiene una longitud de onda menor
que la de la luz roja, se pueden
guardar más datos en la misma
área que la que usa un CD normal.
También se están desarrollando
CD’s holográficos los
cuales
guardaran aun mas información en
el mismo espacio, pero ocupara
todo el volumen del CD y no solo
una cara de este.
Fig 3. Fibra óptica, esta es tan delgada
que pueden pasar varios hilos a través
del ojo de una aguja
Los láseres también so pueden
usar para detectar movimientos
de la corteza terrestre, y realizar
mediciones muy exactas como
la velocidad de la luz, la
distancia entre la tierra y la luna
y realizar mediciones acerca de
la
contaminación
atmosférica.
También
han
sido
utilizados
para
realizar
experimentos
acerca de la relatividad
Los láseres se emplean
para
detectar los movimientos de la
corteza terrestre y para efectuar
medidas geodésicas. También son
los detectores más eficaces de
ciertos tipos de contaminación
atmosférica. Los láseres se han
empleado
igualmente
para
determinar con precisión la distancia
entre la Tierra y la Luna y en
experimentos de relatividad.
Bibliografía
"Lectura Adicional: Aplicaciones
medicas del laser." Microsoft®
Encarta® 2009 Microsoft Corporation,
2008.
"Láser." Microsoft® Encarta® 2009
Microsoft Corporation, 2008.
es.wikipedia.org/wiki/Láser