¿Cómo funciona el rayo láser?

Introducción

El láser es un elemento muy
útil para la vida actual, hay láseres que realizan
muchas tareas distintas, desde medicina hasta trabajos
industriales.

La historia del láser está
plagada de problemas y peleas, pero también de acuerdos e
innovaciones. Es sin duda una historia muy
interesante.

Láser

Se define la palabra láser como un
dispositivo que usa el efecto de la mecánica
cuántica (emisión estimulada o inducida) con el fin
de generar un haz de luz coherente con tamaño, pureza y
forma controlada. Se conoce cómo láser a un haz de
luz coherente, monocromático y colimado; también se
le da de nombre láser al dispositivo es que capaz de
producir este haz.

Un láser, a diferencia de las
lámparas comunes, emite los fotones en un rayo muy
estrecho, coherente, perfectamente definido y muchas veces
polarizado. Esta luz se la considera de tipo monocromática
(de un color solo), debido a que tienen una sola longitud de
onda.

Albert Einstein estableció, en 1916,
los fundamentos para desarrollar el láser y sus
predecesores, lo máseres, usando la ley de
radiación de Max Planck que se basa en los conceptos de
emisión inducida y espontánea de radiación,
esta teoría fue olvidada hasta después de la
Segunda Guerra Mundial.

Luego en 1953, Charles H. Townes y un grupo
de estudiantes de posgrado, confeccionaron el primer
máser, este dispositivo funcionaba mediante los mismos
principios físicos que el láser pero produce un haz
coherente de microondas en lugar de un haz de luz que pueda
verse. Este láser de Townes, era no podía funcionar
de forma continua.

En 1917, el físico Albert Einstein
fundó el concepto de "emisión estimulada", el
mismo, luego dio paso al desarrollo de la luz láser. En
1947, Los Físicos R. C. Rutherford y Willis E. Lamb,
demostraron la emisión del láser por primera vez;
en 1951 aparece Townes con sus asistentes de posgrado, quienes
inventan el máser, los mismos son galardonados con el
premio Nobel en Física en el año 1964.

En 1958, los físicos Charles H.
Townes y Arthur L. Schawlow, fueron los primeros en publicar un
artículo detallado sobre las aplicaciones de los
máseres óticos; en 1960, ambos presentan su
tecnología láser y en base a sus descubrimientos
los físicos Mirek Stevenson y Peter P. Sorokin,
desarrollaron el primer láser de uranio.

En 1969, se descubre la primera
aplicación industrial del láser al ser empleado en
soldaduras de los elementos de chapa en el armado de
vehículos. En 1980, un grupo de físicos
pertenecientes a la Universidad de Hull registran la primer
emisión de láser en el campo de los rayos
X.

En 1985 se empiezan a vender en todas
partes los primeros discos compactos en donde un haz de
láser de baja potencia se encarga de "leer" los datos que
fueron codificados y puestos dentro de este disco. Luego esa
señal analógica permitirá escuchar los
archivos musicales. Por último en el año 2003, la
aparición del escaneo láser permite al museo
británico realizar exhibiciones virtuales.

El láser posee un medio activo capaz
de generar el mismo láser; existen 4 procesos que son
básicos en la generación de dicho láser:
bombeo, emisión espontánea de radiación,
emisión estimulada de la misma y absorción. La
primer parte del proceso, el bombeo, es provocado mediante una
fuente de radiación (lámpara), el paso de una
corriente eléctrica o la utilización de cualquier
otra clase de fuente energética. La emisión
espontánea de radiación, por su parte, es cuando
los electrones que regresan al estado fundamental, emiten
fotones. Este es un proceso de tipo aleatorio y la
radiación resultante se encuentra formada por fotones que
se desplazan en diferentes direcciones y con fases distintas,
produciéndose así, una radiación
monocromática incoherente.

La emisión estimulada de
radiación, que vale aclarar, es la base de la
generación de radiación de cualquier láser,
se produce cuando un átomo que se encuentra en estado
excitado, recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir
fotones y así retornar a un estado menos excitado. El
estímulo del que hablamos, proviene de la llegada de un
fotón.