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




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fecha de publicación03.01.2016
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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

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