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El láser, una luz monocromática

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tecnologia y usos laser

Se define la palabra láser como un dispositivo que usa el efecto de la mecánica cuántica (emisión estimulada o inducida) con el fin de generar un haz de luz coherente con tamaño, pureza y forma controlada. Se conoce cómo láser a un haz de luz coherente, monocromático y colimado; también se le da de nombre láser al dispositivo que es capaz de producir este haz.

Una breve reseña histórica del rayo láser

Un láser, a diferencia de las lámparas comunes, emite los fotones en un rayo muy estrecho, coherente, perfectamente definido y muchas veces polarizado.

Esta luz se la considera de tipo monocromática (de un color único), debido a que tienen una sola longitud de onda. Albert Einstein estableció, en 1916, los fundamentos para desarrollar el láser y sus predecesores, lo máseres, usando la ley de radiación de Max Planck que se basa en los conceptos de emisión inducida y espontánea de radiación, esta teoría fue olvidada hasta después de la Segunda Guerra Mundial.

laser rojo rubi
Láser rojo (de rubí)

En 1953, Charles H. Townes y un grupo de estudiantes de posgrado, confeccionaron el primer máser, este dispositivo funcionaba mediante los mismos principios físicos que el láser pero produce un haz coherente de microondas en lugar de un haz de luz que pueda verse. Este láser de Townes, era no podía funcionar de forma contínua.

Existen varios eventos históricos que se relacionan con la historia del láser; en 1917, el físico Albert Einstein fundó el concepto de “emisión estimulada”, el mismo luego dio paso al desarrollo de la luz láser.

Experimentando con rayos láser
Experimentando con rayos láser

En 1947, Los Físicos R. C. Rutherford y Willis E. Lamb, demostraron la emisión del láser por primera vez; en 1951 aparece Townes con sus asistentes de posgrado, quienes inventan el máser, los mismos son galardonados con el premio Nobel en Física en el año 1964.
En 1958, los físicos Charles H. Townes y Arthur L. Schawlow, fueron los primeros en publicar un artículo detallado sobre las aplicaciones de los láseres ópticos; en 1960, ambos presentan su tecnología láser y en base a sus descubrimientos los físicos Mirek Stevenson y Peter P. Sorokin, desarrollaron el primer láser de uranio.

experimentos láser verdeEn 1969 se descubre la primera aplicación industrial del láser al ser empleado en soldaduras de los elementos de chapa en el armado de vehículos. En 1980, un grupo de físicos pertenecientes a la Universidad de Hull registran la primer emisión de láser en el campo de los rayos X.

En 1985 se empiezan a vender en todas partes los primeros discos compactos en donde un haz de láser de baja potencia se encarga de “leer” los datos que fueron codificados y puestos dentro de este disco. Luego esa señal analógica permitirá escuchar los archivos musicales. Por último en el año 2003, la aparición del escaneo láser permite al museo británico realizar exhibiciones virtuales.

foto de diodos láser
Diodos láser

Mecanismo de formación de la luz láser

El láser posee un medio activo capaz de generar el mismos láser; existen 4 procesos que son básicos en la generación de dicho láser: bombeo, emisión espontánea de radiación, emisión estimulada de la misma y absorción. La primer parte del proceso, el bombeo, es provocado mediante una fuente de radiación (lámpara), el paso de una corriente eléctrica o la utilización de cualquier otra clase de fuente energética. La emisión espontánea de radiación, por su parte, es cuando los electrones que regresan al estado fundamental, emiten fotones. Este es un proceso de tipo aleatorio y la radiación resultante se encuentra formada por fotones que se desplazan en diferentes direcciones y con fases distintas, produciéndose así, una radiación monocromática incoherente.

modelos punteros laser
Modelos de punteros láser, adosados a lapiceras convencionales

La emisión estimulada de radiación, que vale aclarar, es la base de la generación de radiación de cualquier láser, se produce cuando un átomo que se encuentra en estado excitado, recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estímulo del que hablamos, proviene de la llegada de un fotón.

Por último nos queda la parte final del proceso, la absorción, este proceso por el cual se absorben los fotones; el sistema atómico, se excita a un estado de energía muy alto, el electrón pasa a un estado meta-estable. Este fenómeno compite ciertamente con el de la emisión estimulada de radiación.

Cabezales removibles para alterar la forma del láser proyectado
Cabezales removibles para alterar la forma del láser proyectado

La clasificación o división de los tipos de láseres son:

de estado sólido, de colorantes, de gases, de diodos semiconductores y el láser de electrones libres usados frecuentemente en el área de dermatología para remover tatuajes, vello y marcas de nacimiento.

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