Luz. Láser

Óptica, fotónica. Velocidad. Ondas electromagnéticas. Fotón, fotones. Fuentes coherentes monocromáticas. Fizeau. Michelson. Foucault. Semiconductores

  • Enviado por: Mario Estanislao Cesar Ariet
  • Idioma: castellano
  • País: Argentina Argentina
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La luz

La luz

Esta pregunta, que los hombres vienen haciendose hace muchicimo tiempo, todavía tiene vigencia, la búsqueda de una explicación ha llevado al desarrollo mas avanzadas y sorprendentes, como la de la relatividad y la cuántica.

En ciertas situaciones, la luz se comporta como si consistiera en un flujo de partículas diminutas (llamadas fotones o cuantos de luz). La progresión rectilínea de la luz se explica fácilmente considerándola como un flujo de partículas moviéndose a una velocidad inmensa y en línea recta. La observación de eclipses y de sombras de objetos comunes también pueden explicarse con este concepto “corpuscular” de la luz. Por otro lado, enviando un haz de luz muy débil a una pantalla puede dectectarse el impacto de cada fotón individual (por su puesto que con técnicas muy complejas).

En cambio frente a otro tipo de experiencias, la luz parece que es una onda, por ejemplo, cuando se observa la manera en que interfieren dos rayos, produciendo zonas oscuras y zonas claras (como en la experiencia de Young de las dos rendijas). Por otro lado, un análisis mas detallado de las sombras, sobre todo de objetos muy pequeños (de tamaño similar de la sonda de la luz, es decir, menores que una milésima de milímetro), muestra como la luz “dobla” en los bordes de los objetos haciendo que las sombras no sean tan definidas.

Las dos caras del comportamiento son complementarias. El nexo entre ambos conceptos es el siguiente:

Una onda luminosa solo puede intercambiar energía con el exterior del medio de paquetes de energía llamado fotones. Un fotón puede considerarse como una partícula de masa nula que se mueve a 300.000 km/seg en el vacío. La energía que transporta cada fotón correspondiente a una frecuencia f se calcula como:

E = h . f (con h = 6,63 .10-34 J . s, llamada constante de Planck)

En consecuencia a la pregunta ¿qué es la luz? Solo podemos contestar que es algo que aveces parece una onda que se propaga y otras veces un flujo muy veloz de partículas, pero que no resulta imposible comprender cabalmente que es.

La luz como onda

Los primeros en postular que la luz es una onda creyeron que debían encontrar el material que les daba sustento, esto es, la materia que oscilaba al peso de la luz. A esta materia le dieron el nombre de eter. El eter debía llenar todos lo espacios por donde viaja la luz: desde el interior de todos lo materiales transparente o traslúcidos hasta el espacio entre el sol y los planetas. Y debía ser tan tenue que no frenara el movimiento de los astros al atravesarlo.

Durante el siglo XVIII y XIX se trabajo para registrar de alguna forma la presentación del eter y descubrir sus propiedades. Se fracaso una y otra vez que a principios de siglo XX se concluyo que el eter no existe y que la luz es una onda no material. Podríamos decir que la luz es energía pura que viaja a velocidad fantástica.

Aunque la luz no necesita un material por el cual propagarse, de todas maneras consiste en una perturbación de algo. Solo mencionaremos que la luz consiste en la perturbación de un cuerpo electromagnético.

Diremos entonces que lo que llamamos luz es un tipo particular de onda electromagnética. Existen otras ondas electromagnéticas que no son perceptibles por el ojo humano. La diferencia entre una onda u otra onda electromagnética la de su longitud de onda  (o su frecuencia, ya que ambas están relacionadas  . f = velocidad de la propagación). Al conjunto de todas ellas ordenadas desde las de menor  en adelante se lo llama espectro electromagnético.

Cuanto sea mayor sea la frecuencia de la onda (o sea, cuanto menor sea su longitud de onda) mayor será la energía que transporte.

La luz visible tiene suficiente energía como para romper ciertos enlaces químicos débiles, es por eso que algunas sustancias se preservan en recipientes de vidrios oscuros. Las radiaciones mas energéticas como el ultravioleta y sobretodo lo rayos x y los rayos , son capases de destruir enlaces químicos mas fuertes, por lo que resultan altamente peligrosos para los seres vivos.

Velocidad de la luz

La velocidad de la luz en el vacío es una de las constantes fundamentales de la Naturaleza. Durante dos mil años se creyó que la luz se propagaba con velocidad infinita. Se suponía que cuando sucedía algún fenómeno importante en las estrellas lejanas este fenómeno podía verse instantáneamente en cualquier punto del Universo.

Galileo intentó en una ocasión medir la velocidad de la luz, aunque sin éxito. Galileo se estacionó en lo alto de una colina con una lámpara, mientras un ayudante hacía lo mismo en otra colina. Galileo descubrió la lámpara durante un instante, enviando un destello al ayudante quien, tan pronto como vio ese destello hizo lo propio destapando su lámpara y enviando otro destello a Galileo. Éste anotó el tiempo transcurrido total, repitiendo el experimento una y otra vez con distancias cada vez mayores entre los observadores, llegando finalmente a la conclusión de que era imposible descubrir las lámparas con la suficiente rapidez y que la luz probablemente se propagaba con velocidad infinita. Sabiendo, como ahora sabemos, que la luz viaja a la impresionante velocidad de 300.000 km/s, es fácil comprender las causas del fallo del experimento de Galileo.

Olaf Roemer

En 1676, el danés Olaf Roemer, a partir de observaciones astronómicas realizadas sobre uno de los satélites del planeta Júpiter, obtuvo la primera prueba terminante de que la luz se propagaba con velocidad infinita. Júpiter tiene doce pequeños satélites o lunas, cualquiera de ellos son suficientemente brillantes para que puedan verse con un telescopio regularmente bueno o unos prismáticos. Los satélites aparecen como minúsculos puntos brillantes a uno y otro lado del disco del planeta. Estos satélites giran alrededor de Júpiter como la Luna alrededor de la Tierra, y cada uno es eclipsado por el planeta durante una parte de cada revolución.

Roemer fue el encargado de medir el período de uno de los satélites, utilizando el intervalo de tiempo transcurrido entre dos eclipses consecutivos (unas 42 h). Comparando los resultados obtenidos durante un período largo de tiempo, encontró que cuando la Tierra se alejaba de Júpiter, los intervalos de tiempo eran mayores que el valor medio, mientras que cuando se aproximaban a Júpiter, los intervalos eran algo más cortos. De ello dedujo que la causa de estas diferencias era la variación de la distancia entre Júpiter y la Tierra.

Roemer dedujo de sus observaciones que la luz necesitaba un tiempo de unos veintidós minutos para recorrer una distancia igual al diámetro de la órbita terrestre. El mejor valor obtenido para esta distancia, en tiempos de Röemer, era de 1,72·108 millas. Aunque no hay testimonio de que Roemer hiciera realmente el cálculo, si hubiera utilizado los datos anteriores habría encontrado una velocidad de 2,1·108 m/seg.

Louis Fizeau

El primer método terrestre para medir la velocidad de la luz fue proyectado en 1849 por el físico francés Armand Hippolyte Louis Fizeau, aunque observaciones astronómicas anteriores habían proporcionado una velocidad aproximadamente correcta. En la actualidad, la velocidad de la luz en el vacío se toma como 299.792.458 m/s, y este valor se emplea para medir grandes distancias a partir del tiempo que emplea un pulso de luz o de ondas de radio para alcanzar un objetivo y volver. Este es el principio del radar. El conocimiento preciso de la velocidad y la longitud de onda de la luz también permite una medida precisa de las longitudes. De hecho, el metro se define en la actualidad como la longitud recorrida por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de 1/299.792.458 segundos. La velocidad de la luz en el aire es ligeramente distinta según la longitud de onda, y en promedio es un 3% menor que en el vacío; en el agua es aproximadamente un 25% menor, y en el vidrio ordinario un 33% menor. Su dispositivo experimental fue: la luz de una fuente intensa era reflejada por un espejo semitransparente y luego se llevaba a un foco en un punto por medio de una lente. Después de convertirse en un haz de rayos paralelos por una segunda lente, la luz recorría 8,67 km hasta la cima de una colina, donde un espejo y una lente reflejaban la luz de nuevo en sentido contrario. Regresando por la misma trayectoria, algo de luz pasaba a través del espejo y entraba en el ojo del observador.

El propósito de la rueda dentada giratoria era cortar el haz luminoso en destellos momentáneos, y medir el tiempo empleado por esas señales en llegar hasta el espejo distante y regresar de vuelta. Con la rueda en reposo y en tal posición que la luz pase por la abertura entre los dientes, el observador verá una imagen de la fuente de luz. Si ahora, la rueda se pone a girar con una velocidad que aumenta lentamente, se alcanzará pronto una situación en la cual la luz pasa a través del hueco de la rueda, regresará justo al mismo tiempo para ser detenida por los dientes de la rueda. Bajo estas condiciones, la imagen se eclipsará completamente para el observador. Aumentando más esa velocidad, reaparecerá la luz, incrementando su intensidad hasta alcanzar un máximo. Esto ocurrirá cuando los destellos enviados a través de las aberturas respectivamente. Con una rueda de 720 dientes, Fizeau observó este máximo a la velocidad de 25 revoluciones por segundo. El tiempo requerido para que la luz viaje de ida y vuelta se puede calcular como 1/25 veces, 1/720 o 1/18000 de seg. Esto da una velocidad de 313.000 km/seg a partir de la distancia de ida y vuelta de 17'34 km.

Michelson

Albert Abraham Michelson nació en Strelno (actualmente Strzelno, Polonia); llegó a Estados Unidos siendo un niño y estudió en la Academia Naval de los Estados Unidos y en las universidades de Berlín, Heidelberg y París. Fue profesor de física en la Universidad Clark desde 1889 hasta 1892, y desde 1892 hasta 1929 dirigió el departamento de física de la Universidad de Chicago. Determinó la velocidad de la luz con un alto grado de precisión, con instrumentos creados por él.

En 1887 Michelson inventó el interferómetro, que utilizó en el famoso experimento del éter realizado con el químico estadounidense Edward Williams Morley. En aquella época, la mayoría de los científicos creían que la luz viajaba como ondas a través del éter. También opinaban que la Tierra viajaba por el éter. El experimento Michelson-Morley demostró que dos rayos de luz enviados en diferentes direcciones desde la Tierra se reflejaban a la misma velocidad. De acuerdo con la teoría del éter, los rayos se habrían reflejado a velocidades distintas. De esta forma, el experimento demostró que el éter no existía. Los resultados negativos del experimento también fueron útiles para el desarrollo de la teoría de la relatividad. Entre las obras más importantes de Michelson se encuentran La velocidad de la luz (1902) y Estudios de óptica (1927).

Michelson sobresalió con sus contribuciones y mejoras. Reemplazando la rueda dentada por un pequeño espejo de ocho caras y aumentando la trayectoria de la luz cerca de 70 km, Michelson obtuvo el valor de 299.796 km/seg en 1926.

Un estudio crítico extensivo de los diferentes valores atribuidos por los distintos observadores a la velocidad de la luz en estos últimos cuarenta años ha permitido fijar como valor más probable el de 299.792.5 km/s

León Foucault.

Foucault, Léon (1819-1868), físico francés, nació en París y trabajó con el físico francés Armand Fizeau en la determinación de la velocidad de la luz. Foucault demostró, por su parte, que la velocidad de la luz en el aire es mayor que en el agua. En 1851 hizo una demostración espectacular de la rotación de la Tierra suspendiendo un péndulo con un cable largo desde la cúpula del Panteón en París: el movimiento del péndulo reveló la rotación de la Tierra sobre su eje. Foucault fue uno de los primeros en mostrar la existencia de corrientes (corrientes de Foucault) generados por los campos magnéticos, y el creador de un método para medir la curvatura de los espejos telescópicos. Entre los dispositivos que inventó están un prisma polarizador y el giroscopio en el que se basa el compás giroscópico moderno.

Foucault modificó el aparato de Fizeau, reemplazó la rueda dentada por un espejo giratorio. Introduciendo entre la rueda y el espejo un tubo lleno de agua, comprobó que la velocidad de la luz en el agua es menor que en el aire, pero la teoría corpuscular, creída insostenible en aquellos tiempos, exige que sea mayor.

En 1850, Foucault completó y publicó los resultados de un experimento en el que había medido la velocidad de la luz en el agua. Fue un experimento crucial para la larga controversia que existía sobre la naturaleza de la luz. De acuerdo con Newton y sus discípulos, la luz estaba formada por pequeñas partículas que emanan de una fuente. por otra parte, Huygens, suponía que la luz compuesta por ondas, similares en naturaleza quizás a las ondas del agua o a las ondas sonoras. Ahora bien, la teoría corpuscular de Newton requería que la luz se propague más deprisa en un medio denso como el agua que en un medio de menor densidad como el aire, mientras que la teoría ondulatoria de Huygens, exigía que se propague más despacio. Enviando la luz a un lado y a otro en un tubo largo lleno de agua, Foucault halló que su velocidad era menor que en el aire, lo cual constituye una confirmación brillante de la teoría ondulatoria de Huygens.

Años después, Michelson también midió la velocidad de la luz en el agua y encontró un valor de 225.000 km/seg. Esta es justo 3/4 partes la velocidad en el vacío. En el vidrio común, la velocidad es aún menor, siendo alrededor de 2/3 de la velocidad en el vacío, o sea, 200.000 km/seg. La velocidad en el aire es muy poco más pequeña que la velocidad en el vacío, difiriendo únicamente en 70 km/seg, al nivel del mar, y menos a altitudes elevadas, donde el aire tiene menor densidad. Para la mayoría de los casos, se puede despreciar esta diferencia, y decir que la velocidad en el aire es la misma que en el vacío.

Científicos disminuyen la velocidad de la luz

Un experimento científico ha logrado reducir la velocidad de la luz por un factor de 20 millones, creando la oportunidad para una gran variedad de adelantos tecnológicos que van desde computadoras hasta equipos de visión nocturna.

Los científicos utilizaron un compuesto especial de alta densidad de átomos, conocido como “Condensado de Bose-Einstein”, enfriado hasta una temperatura muy próxima al cero absoluto, para frenar un haz de luz hasta cerca de 61 km/h. El cero absoluto es la temperatura más baja teóricamente posible de obtener, aproximadamente -273.16°C.

El experimento fue realizado en el Instituto Rowland, un centro de investigación sin ánimo de lucro en Cambridge, Massachussetts. El investigador principal del proyecto fue Lene Vestergaard Hau, Jefe del Grupo de Enfriamiento Atómico en el Instituto Roland y miembro del departamento de Física de la Universidad de Harvard en Cambridge. El equipo fue asistido por el físico Steve Harris, de la Universidad de Stanford en California.

El "condensado de Bose-Einstein" es una teoría lanzada por el físico Hindú Satyendra Nath Bose y por el físico Alemán Albert Einstein en la década de 1920, pero no fue creada físicamente en un laboratorio hasta 1995. Este condensado puede ser descrito como el estado en que los átomos han sido enfriados hasta un punto en que se aglutinan en una masa densa que se comporta como un átomo único. El experimento en el Instituto Rowland, átomos de sodio fueron enfriados y frenados hasta que los átomos se agruparon en lo que Harris denomina como “melazas ópticas”. Los científicos dispararon dos rayos láser a través del condensado. El primer rayo creó un sistema mecánico cuántico, combinando los átomos en el condensado y la luz del láser. Este sistema es altamente refractario, así que cuando el segundo rayo fue disparado en ángulo recto con el primero, fue frenado dramáticamente. Hau dijo que el siguiente objetivo del equipo es usar una tecnología mejorada de láser para disminuir la velocidad de la luz hasta 1 cm/seg.

Laser

En general, el haz de la luz que emite una fuente cualquiera se va ensanchando a medida que abansa, haciendose menos intenso, ya que la energia que transporta se reparte en una superficie cada vez mayor.

Esto ocurre por que se trata de fuente de luz incoherente, es decir, fuente que emiten ondas de luz todas de defasadas entre si. Este tipo de luz es caolica y las distintas ondas interfieren produciendo divergencia del haz.

Si un haz es monocromatico y coherente no habra interferencia en su interior y se propagara sin ensancharse, la energia que transporta se mantendra consentrada en una zona limitada.

La palabra laser provienen de las iniciales inglesas de: amplificacion de luz por emicion estimulada de radiacion. Este es un nombre del proseso por el cual se obtiene luz coherente. Se consigue bombear energia hacia un materia (solido como rubí o gaseo como el He, Ne, Ar) que se absorve y luego se emite en forma coherente. Mucho menos de 1% de la energía suministrada se consentra, de esta manera, en haz muy delgado

Existen laseres desde el infrarrojo al ultravioleta pasando por todas la frecuencias visibles. Actualmente tambien se estan desarrollando laseres en la region de los rayos X.

Historia

El físico norteamericano Charles Townes nació en la ciudad de Greeville, Carolina del Norte, en 1915. Ahí mismo se graduó en física en la Universidad de Furman en 1935. Obtuvo su maestría en la Universidad de Duke, pero se trasladó al Instituto de Tecnología de California para hacer su doctorado, que obtuvo en 1939.

Fue en la Universidad de Colombia donde realizo el descubrimiento que le daría su pase al Salón de la Fama Científica. Townes quería desarrollar un aparato que emitiera microondas de gran intensidad, así que decidió enfocar el problema a nivel de las moléculas y no de los circuitos electrónicos. Las moléculas pueden vibrar de tal manera que esas vibraciones son susceptibles de convertirse en radiación, característica que aprovecho Townes y utilizo moléculas de amoniaco, que vibran 24 mil millones de veces por segundo bajo condiciones apropiadas, para convertirlas en radiación. En 1951 llegó a las conclusiones teóricas necesarias para desarrollar un aparato emisor de microondas realmente operativo. Y en 1953, él y sus alumnos lo construyeron. Funcionaba excitando moléculas de amoniaco que eran expuestas a un rayo de microondas de la frecuencia natural de la molécula. Esta molécula incidida por las microondas emitía su energía en forma de otra microondas que a su vez era enviada a otra molécula que a su vez enviaba una microonda que a su vez era enviada a otra molécula…. Y así hasta lograr un efecto de cascada que producía el rayo deseado de microondas. El proceso fue descrito como Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, máser.

11 de julio de 1927 fue la fecha de nacimiento del norteamericano Theodore Maiman, físico que construyó el primer aparato capaz de producir un rayo láser.

Al concluir la Segunda Guerra Mundial se intensificó el estudio de las microondas aplicadas al radar y a la radioastronomía, y los científicos comenzaron a investigar la posibilidad de producir un rayo de microondas de gran intensidad. Maiman se sumó a esas investigaciones y, en 1960, logró crear en un laboratorio de Malibú el primer dispositivo capaz de producir un rayo de luz visible, intenso, coherente y monocromático al que llamó LÁSER, palabra formada por las iniciales en inglés de "light amplification by stimulated emission of radiation" (ampliación de la luz por emisión estimulada de radiación). Mientras que en la luz normal las ondas se hallan desfasadas, es decir que su energía se dispersa, en la luz láser las ondas se encuentran en fase una con la otra y pueden concentrarse en un mínimo punto, alcanzando altísimas temperaturas. Se han construido diferentes tipos de láser de acuerdo con el material que se utilice. El rayo láser se ha incorporado a la vida cotidiana en múltiples usos, que van desde los equipos de discos compactos y la asombrosa iluminación de espectáculos hasta la lectura de los códigos de barras en los supermercados. También se lo usa en las más delicadas intervenciones quirúrgicas, para dirigir con increíble precisión los disparos de diferentes armas de guerra, y ha servido para medir la distancia entre la Tierra y la Luna. Un año después de su aparición ya lo utilizaban más de 400 laboratorios para realizar investigaciones de todo tipo y el estudio de sus innumerables posibilidades aún no ha terminado.

Funcionamiento

El láser se basa en un medio activo líquido, sólido o gaseoso, que emite luz cuando es excitado por una fuente de energía. Esta fuente de excitación puede ser una reacción química, eléctrica u óptica, incluyendo el bombeo por otro láser.

Un láser de gas funciona de la siguiente manera:

  • El interior del láser consiste en un tubo de vidrio lleno de gas excitado por una corriente eléctrica que lo atraviesa. El tubo de gas tiene un espejo en cada extremo.

  • La corriente eléctrica excita los átomos del gas que pasan a emitir fotones, energía luminosa.

  • Algunos de los fotones emitidos chocan con otros átomos excitados que como respuesta emiten fotones idénticos. (Emisión estimulada de radiación.)

  • Cuando un fotón choca con un átomo excitado produce otro fotón idéntico, ambos fotones pueden a su vez chocar con otros átomos excitados y volver a producir más fotones que a su vez chocarán con otros átomos, y así sucesivamente. (Amplificación)

  • Parte de los fotones chocan con los espejos y se reflejan hacia el interior del gas, donde continúan la amplificación y la emisión estimulada.

  • El espejo situado en el extremo donde se emite el haz de láser es semirreflectante para así dejar pasar parte de la luz; siempre que refleje hacia el interior un número de fotones suficientes para mantener la amplificación.

  • Sólo los fotones que se mueven paralelamente al eje del tubo chocan con los espejos y se amplifican produciendo así un haz de luz láser monocromática y coherente.

  • Aplicaciones del láser

    Los posibles usos del láser son casi ilimitados. El láser se ha convertido en una herramienta valiosa en la industria, la investigación científica, la tecnología militar o el arte.

    Industria

    Es posible enfocar sobre un punto pequeño un haz de láser potente, con lo que se logra una enorme densidad de energía. Los haces enfocados pueden calentar, fundir o vaporizar materiales de forma precisa. Por ejemplo, los láseres se usan para taladrar diamantes, modelar máquinas herramientas, recortar componentes microelectrónicos, calentar chips semiconductores, cortar patrones de moda, sintetizar nuevos materiales o intentar inducir la fusión nuclear controlada. El potente y breve pulso producido por un láser también hace posibles fotografías de alta velocidad con un tiempo de exposición de algunas billonésimas de segundo. En la construcción de carreteras y edificios se utilizan láseres para alinear las estructuras.

    Investigación científica

    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. Actualmente se desarrollan conmutadores muy rápidos activados por láser para su uso en aceleradores de partículas, y se han diseñado técnicas que emplean haces de láser para atrapar un número reducido de átomos en un vacío con el fin de estudiar sus espectros con una precisión muy elevada. Como la luz del láser es muy direccional y monocromática, resulta fácil detectar cantidades muy pequeñas de luz dispersa o modificaciones en la frecuencia provocadas por materia. Midiendo estos cambios, los científicos han conseguido estudiar las estructuras moleculares. Los láseres han hecho que se pueda determinar la velocidad de la luz con una precisión sin precedentes; también permiten inducir reacciones químicas de forma selectiva y detectar la existencia de trazas de sustancias en una muestra.

    Comunicaciones

    La luz de un láser puede viajar largas distancias por el espacio exterior con una pequeña reducción de la intensidad de la señal. Debido a su alta frecuencia, la luz láser puede transportar, por ejemplo, 1.000 veces más canales de televisión de lo que transportan las microondas. Por ello, los láseres resultan ideales para las comunicaciones espaciales. Se han desarrollado fibras ópticas de baja pérdida que transmiten luz láser para la comunicación terrestre, en sistemas telefónicos y redes de computadoras. También se han empleado técnicas láser para registrar información con una densidad muy alta. Por ejemplo, la luz láser simplifica el registro de un holograma, a partir del cual puede reconstruirse una imagen tridimensional mediante un rayo láser.

    Medicina

    Con haces intensos y estrechos de luz láser es posible cortar y cauterizar ciertos tejidos en una fracción de segundo sin dañar al tejido sano circundante. El láser se ha empleado para `soldar' la retina, perforar el cráneo, reparar lesiones y cauterizar vasos sanguíneos. También se han desarrollado técnicas láser para realizar pruebas de laboratorio en muestras biológicas pequeñas.

    Tecnología militar

    Los sistemas de guiado por láser para misiles, aviones y satélites son muy comunes. La capacidad de los láseres de colorante sintonizables para excitar de forma selectiva un átomo o molécula puede llevar a métodos más eficientes para la separación de isótopos en la fabricación de armas nucleares.

    Tipos de láser

    Los medios activos más utilizados para la generación de emisión láser pueden ser de estado sólido, gas, semiconductor y colorante.

    Láser de estado sólido

    Los láseres de estado sólido están construidos con cristales sólidos como el neodimio, rubí o titanio-zafiro que se excitan con luz intensa. Un láser de titanio-zafiro emite luz sintonizable desde 690 nm a 1.100 nm. Láseres de este tipo se utilizan en la industria, medicina y aplicaciones científicas.

    Láser de gas

    En los láseres de este tipo el haz es producido en un gas o una mezcla de gases, como argón o helio-neón, que se excitan con una corriente eléctrica. El láser He-Ne es de helio y neón que en su versión más corriente, emite una luz roja de longitud de onda igual a 632,8 nm. Este tipo de láser es de baja potencia y se utiliza con frecuencia en centros de enseñanza. El láser de argón, es de media potencia y se emplea mucho en medicina y aplicaciones científicas.

    Láser de semiconductor

    Son láseres diminutos construidos con materiales sólidos denominados semiconductores. Emiten un haz fino cuando se excitan por una corriente eléctrica. Un ejemplo es el láser de Arseniuro de Galio, que emite luz IR de longitud de onda entorno a 800 nm. Este tipo de láseres se emplea sobre todos en equipos e instrumentos electrónicos y en sistemas de telecomunicaciones.

    Láser de colorante

    El medio activo en este tipo de láser es un colorante líquido, por ejemplo Rodamina. Se excitan normalmente con un láser de argón o lámparas de flash. El colorante absorbe la luz láser de excitación produciendo fluorescencia en un abanico de luz muy amplio cuya emisión láser se selecciona mediante la utilización de prismas u otros elementos ópticos. El rango de longitudes de onda es desde 400 nm hasta 1.000 nm. Se emplea en aplicaciones médicas y científicas.

    Dependiendo del tiempo de funcionamiento se distinguen dos clases de láser: Láser continuo y Láser pulsado. Desde el punto de vista de los efectos, tanto físicos como biológicos, es imposible trazar una línea de separación precisa entre ambas clases. El láser continuo es capaz de emitir radiación de forma continua mientras en láser pulsado libera su energía en forma de pulsos. La diferencia entre ambos es el tiempo de duración de la emisión láser. De acuerdo con la Norma Europea EN 60825, la duración mínima de la emisión, para ser considerado continuo, es de 0,25 s, que es la duración del reflejo palpebral. (El reflejo palpebral es una característica del ojo humano consistente en el cubrimiento del ojo por el párpado en 0,25 s como consecuencia de un estímulo luminoso suficientemente intenso.)

    La potencia de pico de un láser continuo es igual a su potencia media, mientras que en un láser pulsado, su potencia de pico es igual al cociente entre su potencia media y el producto de la anchura de pulso por la frecuencia de repetición. La potencia de pico, así como la energía del pulso (Potencia de pico en vatios por anchura de pulso en segundos), son los parámetros más importantes desde el punto de vista de seguridad láser.

    Bibliografia

    • FISICA I. Santillana Polimodal