Láser
De Wikipedia, la enciclopedia libre
Un láser (del inglés laser, acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ("Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación"), es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados.
Tabla de contenidos |
[editar] Características
Un láser es un haz de luz colimado, monocromático y coherente. También se llama láser al dispositivo que es capaz de generar este haz.
Las fuentes de luz comunes (tales como las lámparas incandescentes) emiten fotones en casi todas las direcciones, generalmente en una amplia gama de longitudes de onda. La mayoría de las fuentes de luz son también incoherentes; es decir, las fases de los fotones emitidos por la fuente de luz no están relacionadas.
En cambio un láser emite generalmente los fotones en un rayo estrechísimo, perfectamente definido, coherente y a menudo polarizado. Esta luz es prácticamente monocromática (de un solo color), ya que consiste en una sola longitud de onda.
[editar] Historia
En 1916, Albert Einstein estableció los fundamentos para el desarrollo de los láseres y de sus predecesores, los máseres, utilizando la ley de radiación de Max Planck basada en los conceptos de emisión espontánea e inducida de radiación. La teoría fue olvidada hasta después de la Segunda Guerra Mundial.
En 1953, Charles H. Townes y los estudiantes de postgrado James P. Gordon y Herbert J. Zeiger construyeron el primer máser, un dispositivo que funcionaba con los mismos principios físicos que el láser, produciendo microondas en vez de luz visible. El láser de Townes era incapaz de funcionar en continuo. Nikolay Basov y Aleksandr Prokhorov de la Unión Soviética trabajaron independientemente en el oscilador cuántico y resolvieron el problema de obtener un máser de salida de luz continua, utilizando sistemas con más de dos niveles de energía. Townes, Basov y Prokhorov compartieron el Premio Nobel de Física en 1964 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 máser-láser.
[editar] Procesos
Los láseres constan de un medio activo capaz de generar el láser. Hay cuatro procesos básicos que se producen en la generación del láser, denominados bombeo, emisión espontánea de radiación, emisión estimulada de radiación y absorción.
[editar] Bombeo
Se provoca mediante una fuente de radiación (una lámpara) o el paso de corriente eléctrica que provoca la excitación de la especie activa, es decir, parte de sus electrones pasan del estado fundamental (de baja energía) a distintos estados de energía más elevados. Estos electrones van a estar poco tiempo en estos estados, y pasarán a un estado intermedio metaestable en donde permanecen un tiempo relativamente largo (en el orden de los milisegundos).
[editar] Emisión espontánea de radiación
Los electrones que vuelven al estado fundamental emiten un fotón; es un proceso aleatorio y la radiación tendrá distintas direcciones y fases, por lo que se genera una radiación monocromática incoherente..
[editar] Emisión estimulada de radiación
La emisión estimulada, base de la generación de radiación de un láser, se produce cuando un átomo en estado excitado recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estimulo en cuestión proviene de la llegada de un fotón con energía similar a la diferencia entre la energía los dos estados. Los fotones así emitidos por el átomo estimulado poseen fase, energía y dirección similares a las del fotón externo que les dio origen. La emisión estimulada descrita es la raíz de muchas de las características de la luz láser. No sólo produce luz coherente y monocroma sino, también, "amplifica" la emisión de luz ya que, por cada fotón que incide sobre un átomo excitado, se genera otro fotón.
[editar] Absorción
Proceso mediante el cual se absorbe un fotón, donde el sistema atómico se mueve a su estado de energía más alto, pasando un electrón al estado metaestable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación.
[editar] Uso de láseres
Cuando se inventó en 1960, se denominaron como "una solución buscando un problema a resolver". Desde entonces se han vuelto omnipresentes, se pueden encontrar en miles de aplicaciones muy variadas en cualquier sector del la sociedad moderna. Esto incluye campos como la electrónica de consumo, las tecnologías de la información (informática), ciencia, medicina, el sector industrial y militar.
En varias aplicaciones, los beneficios de los láseres se deben a sus propiedades físicas como la coherencia, la alta monocromaticidad y la capacidad de alcanzar potencias extremadamente altas. A modo de ejemplo, un haz láser altamente coherente puede ser enfocado por debajo de su límite de difracción que, a longitudes de onda visibles, corresponde solamente a unos poco nanómetros. Esta propiedad permite al láser grabar gigabytes de información en las microscópicas cavidades de un DVD o CD. También permite a un láser de media o baja potencia alcanzar intensidades muy altas y usarlo para cortar, quemar o incluso vaporizar materiales.
El rayo láser se emplea en el proceso de fabricación de grabar o marcar metales y plásticos.
[editar] Tipos de láseres
- Láseres de estado sólido
- Láseres de gases (transiciones electrónicas; ej: He-Ne)
- Láseres de gases (transiciones vibracionales de los átomos; ej: CO2)
- Láseres de colorantes
- Láseres de diodos semiconductores
- Láseres de electrones libres
- Frecuentemente usados en dermatología para quitar tatuajes, marcas de nacimiento y vello:
- Argón (488 ó 514.5 nm)
- Rubí (694 nm)
- Alexandrita (755 nm)
- Pulsed diode array (810 nm)
- Nd:YAG (1064 nm)
- Ho:YAG (2090 nm)
- Er:YAG (2940 nm)
[editar] Consideraciones preventivas
- El láser puede quemar.
- El empleo de láser produce radiación que es dañina a los ojos; ropa de protección es necesaria.
