Amplificación de la luz por emisión de radiación estimulada

Amplificación de la luz por emisión de radiación estimulada

El título del artículo es la traducción del inglés de la frase cuyo acrónimo es “LASER” (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) un fenómeno que cuando concebido se decía que era: un descubrimiento en busca de aplicaciones. Sin embargo, ahora lo vemos diariamente en los más variados instrumentos.
La teoría del LASER fue establecida por Albert Einstein en 1905 y finalmente en 1917, basado en los trabajos de Max Planck, entre ambos comenzaron lo que luego llegó a ser la Mecánica Cuántica. Nota curiosa, Einstein aunque fue de sus precursores nunca llegó a aceptarla, diciendo: “Dios no juega a los dados”, por la gran incertidumbre que encierra la Cuántica en la concepción del universo.
A finales del siglo XIX, los físicos estaban concentrados en definir un modelo del átomo. Se presentaron varias tesis, como la de Niels Bohr, 1915, satisfacía mayor número de fenómenos, fue adoptada y recibió el premio Nobel. Bohr postulaba que el átomo era constituido por un núcleo central compuesto por neutrones y protones de gran peso, alrededor del cual giraban diminutos electrones en órbitas concéntricas con niveles cuánticos de energía: 1, 2, 3, …., nada de 1.5 o 2.3. Un electrón en el nivel uno, podía subir al dos o más si recibía energía y completaba la que se requería en esos, también puede bajar de un nivel superior a uno inferior si perdía, emitía, energía. Einstein señaló que al bajar de nivel, la energía emitida por el electrón era luz que denominó fotón.
Si encendemos un bombillo, la electricidad que recibe, sube de nivel los electrones del filamento para luego volver a bajar a su nivel, así emite un fotón cada uno, trillones de fotones constituyen el haz de luz. Por otra parte, sabemos que la luz blanca contiene luces de varios colores y que cada luz tiene su propia frecuencia, su propia onda. Es una mezcla singular de colores.
Las ondas se agregan de la manera más sencilla, cuando dos o más de ellas van en la misma trayectoria, se suman algebraicamente con la onda que esté en el mismo punto del trayecto, sea pico con pico, pico con valle, valle con tramo ascendente o descendente, etc., de esta forma el haz prosigue sin variar la energía promedio que lleva.
Si la luz fuera de un solo color, monocromática, todas las ondas en el haz serían iguales y si lográramos organizarlas de tal modo que picos se sumaran con picos y valles con valles, la amplitud de la onda (distancia entre pico y valle) resultante sería mayor, pero no nos contentemos con sumar solamente dos ondas sino muchas, cada vez que agregamos una, en estas condiciones, aumenta la amplitud y con ello la energía que lleva el haz. Este sencillo proceso es el que produce los LASER y tomó desde el 1915 hasta 1960, cuando se materializó el primer LASER.
La luz blanca de una linterna, por ejemplo, se difunde en forma cónica, mientras que la LASER lo hace en forma cilíndrica, compacta, como podemos comprobar con un señalador sencillo. Los rayos LASER pueden tener poca energía, suficiente para apenas quemar un papel o más como cortar una gruesa tola de acero o aun más para enviar un rayo interestelar, en consecuencia, sus aplicaciones son muy variadas.
El primer LASER fue hecho por el físico estadounidense Theodore Maiman. Construyó el primer aparato recubriendo una barrita de rubí con luces que prendían y apagaban en tiempos predeterminados y fijos. Estas luces (fotones) excitaban los electrones del rubí, esos producían rayos de luz roja que se reflejaban en los extremos de la piedra preciosa, en un extremo colocó un espejo que reflejaba el ciento por ciento de los rayos rojos y en el otro extremo solamente el noventa y cinco por ciento. De esta forma los rayos rojos se iban componiendo, resultante, una luz cada vez más potente que salía por el espejo del noventa y cinco por ciento. Posteriormente se han construido otros LASER usando medios no solo sólidos como el rubí, sino también líquidos, gases o plasma.

Las aplicaciones de LASER son muy variadas, por ejemplo: medir distancias con alto grado de precisión, leer el código de barras en productos, señalar con un marcador, lectura de datos digitales de los DVD, las fotocopiadoras, en la Medicina se hacen a diario cirugías, en la industria, astronomía, etc.

Más leídas