5.1. Láser

Laseres
Imagen de mattbuck en Wikimedia Commons . CC

Seguro que has visto o has manejado alguna vez un láser. Se utiliza con frecuencia en casi todos los campos que se te ocurran: medicina, construcción, espectáculos, .. incluso habrás visto algunos desaprensivos utilizándolo para apuntar a deportistas en plena acción.

La palabra LASER proviene del inglés: "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", es decir, luz amplificada por emisión de radiación estimulada. Sus propiedades fundamentales son:

  • Coherencia: Normalmente, la luz que vemos a diario (procedente del Sol, de una bombilla, etc..) está producida por la emisión, desde los átomos, de fotones de muy diversas frecuencias. En cambio en un láser el conjunto de fotones son idénticos. Esto se consigue porque en el láser los átomos reciben la misma energía y la radiación de cada uno se sincroniza mediante un mecanismo llamado "emisión estimulada".
  • Gran intensidad energética: La intensidad de un haz de luz se define como la energía que transporta por unidad de superficie y tiempo (potencia por unidad de superficie). En el láser la enorme la potencia es muy alta por su direccionalidad. Esto ya lo habrás visto en los punteros láser, donde la energía se concentra en un un haz muy estrecho, la energía se reparte en una superficie muy pequeña y esto hace que aumente la intensidad.

Traemos el láser a este apartado de aplicaciones cuánticas porque su funcionamiento se basa en el modelo corpuscular de la radiación al considerarla como un conjunto de fotones. El mecanismo por el que estos fotones emiten de forma idéntica es bastante complejo, aún así, te lo resumimos en las siguientes etapas:

  1. Un conjunto de iones absorbe energía y se promocionan a estados de energía excitados.
  2. Los iones pierden energía y pasan a un estado metaestable
  3. La emisión de un fotón por un ión provoca una reacción en cadena, lo cual genera un pulso láser.
  4. Los fotones se concentran y direccionan mediante un espejo y un semiespejo. 

La siguiente simulación (puedes descargarla haciendo clic sobre la imagen) permite crear un láser mediante el bombeo de la cámara con un haz de fotones que podemos manipular. También es posible manejar los estados de energía de los átomos del láser para el control de su producción.

Lasers
 
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 Simulación en phET-Universidad de Colorado. CC