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CIENCIA & TECNOLOGÍA John Nash
EL LÁSER
Entre los avances tecnológicos logrados en el pasado siglo, vamos a centrarnos en este número en uno, que sin duda puede situarse entre los más importantes: el láser. Desde la obtención de los primeros dispositivos láser, concretamente Charles H. Tornes y sus colaboradores en 1953, el número de aplicaciones encontradas para el láser ha crecido de forma vertiginosa.
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El comportamiento anterior lo presentan todos los materiales, sin embargo existen algunos en los que la forma de la ladera es ligeramente diferente (figura 2). En estos materiales, si empujamos la bola hasta el punto B tendremos dos posibles resultados:
Pero, ¿qué es el láser y por qué es tan importante? LASER es un acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, es decir (para quien tenga un poco olvidado el inglés), Amplificación de Luz mediante Emisión Estimulada de Radiación (ALEERcosa que espero que siga haciendo, estimado lector) La radiación en este caso consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas (de la cual forma parte lo que comúnmente llamamos luz visible), que se caracterizan por una serie de propiedades: frecuencia, amplitud, dirección, etc. Para entender mejor lo que es la emisión estimulada, cuyo fundamento teórico estableció Albert Einstein en 1916, y cómo funciona un láser, vamos a hacer uso de una analogía sencilla. Para ello identifiquemos a los electrones de un material con pequeñas bolas y la energía que pueden tener dentro del material con la forma de una ladera de una montaña, donde a más altura le corresponde más energía. En un primer momento, los electrones (las bolas) se encuentran al pie de la ladera, donde su energía es más baja (punto A de la figura). Si le damos un empujoncito “exacto” a la bola (incidencia de radiación sobre el material) ésta subirá por la ladera hasta el punto B, de mayor energía. En caso contrario la bola regresa inmediatamente al estado inicial, como si nada hubiera ocurrido. Cuando la bola llega justo a B decimos que el material ha absorbido la radiación. De forma natural la bola permanece en el punto B durante un cierto tiempo (generalmente muy corto), después del cual vuelve a bajar al punto A, donde su energía es menor y al hacerlo libera esa energía en forma de radiación (onda electromagnética, de una frecuencia característica). Este proceso se conoce como emisión espontánea.
1. La bola vuelve hasta el punto A, siendo el resultado el mismo que en la emisión espontánea. 2. La bola baja por el otro lado hasta el punto C. En el punto C la bola queda atrapada, ya que no puede volver a bajar de forma natural, quedándose el material en un estado de energía superior. Imaginemos ahora que hacemos incidir sobre el material una radiación (un haz de luz) cuya energía es justamente la que haría falta para subir directamente la bola del punto A al punto C. Lo que sucede en este caso no es que el pulso de luz haga subir una bola de A a C, sino todo lo contrario, la bola pasa de C a A. En este “salto” se libera la energía sobrante en forma de radiación y es este proceso lo que se conoce como Emisión Estimulada, pues se necesita un estímulo previo para que se produzca.
Además la onda de partida puede provocar más emisiones estimuladas de radiación (tantas como bolas atrapadas tenga el material) y lo sorprendente es que todas esas emisiones son iguales a la radiación que las desencadena, por lo que el resultado es un haz de luz mucho más intenso.
Una vez explicados los fundamentos teóricos del funcionamiento de los dispositivos láser, os vamos a mostrar algunas de las posibles aplicaciones que han hecho de
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