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Láser - ciencia y tecnologia.

Publié le 27/05/2013

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Láser - ciencia y tecnologia. 1 INTRODUCCIÓN Láser, dispositivo de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. Los láseres son aparatos que amplifican la luz y producen haces de luz coherente; su frecuencia va desde el infrarrojo hasta los rayos X. Un haz de luz es coherente cuando sus ondas, o fotones, se propagan de forma acompasada, o en fase (véase Interferencia). Esto hace que la luz láser pueda ser extremadamente intensa, muy direccional, y con una gran pureza de color (frecuencia). Los máseres son dispositivos similares para microondas. 2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Láser © Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. Los láseres obligan a los átomos a almacenar luz y emitirla en forma coherente. Primero, los electrones de los átomos del láser son bombeados hasta un estado excitado por una fuente de energía. Después, se los 'estimula' mediante fotones externos para que emitan la energía almacenada en forma de fotones, mediante un proceso conocido como emisión estimulada. Los fotones emitidos tienen una frecuencia que depende de los átomos en cuestión y se desplazan en fase con los fotones que los estimulan. Los fotones emitidos chocan a su vez con otros átomos excitados y liberan nuevos fotones. La luz se amplifica a medida que los fotones se desplazan hacia atrás y hacia adelante entre dos espejos paralelos desencadenando nuevas emisiones estimuladas. Al mismo tiempo, la luz láser, intensa, direccional y monocromática, se 'filtra' por uno de los espejos, que es sólo parcialmente reflectante. La emisión estimulada, el proceso en que se basa el láser, fue descrita por primera vez por Albert Einstein en 1917. En 1958, los físicos estadounidenses Arthur Schawlow y Charles Hard Townes describieron a grandes rasgos los principios de funcionamiento del láser en su solicitud de patente. Obtuvieron la patente, pero posteriormente fue impugnada por el físico e ingeniero estadounidense Gordon Gould. En 1960, el físico estadounidense Theodore Maiman observó el primer proceso láser en un cristal de rubí. Un año más tarde, el físico estadounidense nacido en Irán Alí Javan construyó un láser de helio-neón. En 1966, el físico estadounidense Peter Sorokin construyó un láser de líquido. En 1977, el Tribunal de Patentes de Estados Unidos confirmó una de las reivindicaciones de Gould en relación con los principios de funcionamiento del láser. 3 TIPOS DE LÁSER Según el medio que emplean, los láseres su...

« eléctrica.

La cavidad del láser se mantiene confinada en la zona de la unión mediante dos límites reflectantes.

El arseniuro de galio es el semiconductor más usado.

Losláseres de semiconductores se bombean mediante la aplicación directa de corriente eléctrica a la unión, y pueden funcionar en modo CW con una eficiencia superior al 50%.Se ha diseñado un método que permite un uso de la energía aún más eficiente.

Implica el montaje vertical de láseres minúsculos, con una densidad superior al millón porcentímetro cuadrado.

Entre los usos más comunes de los láseres de semiconductores están los reproductores de discos compactos ( véase Grabación de sonido y reproducción) y las impresoras láser. 3.4 Láseres líquidos Los medios más comunes en los láseres líquidos son tintes inorgánicos contenidos en recipientes de vidrio.

Se bombean con lámparas de destello intensas —cuando operanpor pulsos— o por un láser de gas —cuando funcionan en modo CW.

La frecuencia de un láser de colorante sintonizable puede modificarse mediante un prisma situado en lacavidad del láser. 3.5 Láseres de electrones libres En 1977 se desarrollaron por primera vez láseres que emplean para producir radiación haces de electrones, no ligados a átomos, que circulan a lo largo de las líneas de uncampo magnético; actualmente están adquiriendo importancia como instrumentos de investigación.

Su frecuencia es regulable, como ocurre con los láseres de colorante, yen teoría un pequeño número podría cubrir todo el espectro, desde el infrarrojo hasta los rayos X.

Con los láseres de electrones libres debería generarse radiación de muyalta potencia que actualmente resulta demasiado costosa de producir.

Véase Radiación de sincrotrón. 4 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. 4.1 Industria Soldador láserLos láseres de alta potencia se emplean para soldar piezas grandes de metales duros.

Estos láseres pueden producir temperaturas demás de 5.500 ºC.Dick Luria/Photo Researchers, Inc. 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 ovaporizar 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 ( véase Energía nuclear).

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 construcciónde carreteras y edificios se utilizan láseres para alinear las estructuras. 4.2 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 tiposde 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 deláser 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 ymonocromática, resulta fácil detectar cantidades muy pequeñas de luz dispersa o modificaciones en la frecuencia provocadas por materia.

Midiendo estos cambios, loscientíficos 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.

Véase Análisis químico; Fotoquímica. 4.3 Comunicaciones Fibra ópticaLos cables de fibra óptica suponen una alternativa a los voluminosos cables de cobre para las telecomunicaciones.

En las redes decomunicaciones se emplean sistemas de láser con fibra óptica.

Por el ojo de esta aguja pasan fácilmente varias fibras ópticas.. »

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