Como funcionam os lasers?

1 ano ago
440 Views

Lasers são indispensáveis ​​para as indústrias de informática e médica, cirurgiões, contadores de faturamento e Superman. Os lasers são tão incrivelmente coerentes e concentrados que um feixe direcionado a um espelho na Lua pela NASA partiu e chegou sem qualquer dispersão. Com absolutamente nenhum espaço para erros, a equipe da Apollo poderia, portanto, calcular a distância entre a Terra e a Lua com a máxima precisão. No entanto, como um laser atinge uma consistência inacreditável?

Laser

(Crédito da foto: Airman Shawna L. Keyes / Comando de Combate Aéreo)

Inversão de população

A palavra LASER é na verdade uma sigla para Amplificação por Laser por Emissão Estimulada de Radiação. O principal componente do aparelho é um meio de laser, que pode ser um tubo de vedação de gás no interior, como a mistura de hélio e néon ou um cristal sólido como Nd: YAG (Garnet de alumínio com ítrio dopado com neodímio). Fixo acima do meio é uma fonte de energia, elétrica ou fotônica (luz).

Quando os átomos experimentam uma onda de energia, seus elétrons vão usá-lo para subir para estados de energia mais elevados. No entanto, os átomos encontram esses surtos agitados, pois buscam compulsivamente a estabilidade, o que eles conseguirão forçando os elétrons a baixarem os estados de energia. No entanto, esse rebaixamento vem ao custo de perder energia; À medida que os elétrons excitados fazem o salto, os átomos emitem energia na forma de luz.

Modelo de átomo de Bohr

(Crédito da foto: Brighterorange / Wikimedia Commons)

Os átomos do meio são excitados por uma poderosa corrente elétrica ou uma lâmpada UV. À medida que todos os átomos se animam, eles alcançam o que é chamado de inversão de população : a configuração de elétrons, em vez de residir em níveis de energia mais estáveis ​​ou habitáveis, é invertida de modo a ocupar níveis instáveis ​​de energia.

No entanto, como explicado, os elétrons irão imediatamente pular e emitir luz, mas esta luz não pode escapar ainda. O que o aparelho realizou foi apenas radiação espontânea , não radiação estimulada .

Radiação estimulada

O meio é confinado dentro de dois espelhos: um completamente reflexivo e outro apenas parcialmente reflexivo. A radiação espontânea refletirá vigorosamente entre esses espelhos, os quais irão excitar os átomos do meio e assim produzir mais radiação. O que se segue é uma reação em cadeia tumultuada: um único fóton produz, por exemplo, dois fótons, que então produz quatro, que então produz oito e assim por diante até bilhões e bilhões de fótons terem sido gerados. Essa torrente de fótons sendo produzidos é chamada de radiação estimulada.

Processo a laser

A estimulação tem duas vantagens notáveis: primeiro, uma quantidade ridícula de amplificação é obtida e, segundo, cada fóton exibe o mesmo comprimento de onda, fase e direção. Para explicar como vai muito além do escopo deste artigo.

Agora, porque a luz exibe apenas um único comprimento de onda e fase, é monocromática ou de uma única cor, se é visível, é claro, ou compreende um único espectro de radiação eletromagnética invisível, incluindo UV, infravermelho, raios-X ou qualquer um dos outros restantes. A monocromaticidade absoluta e a enorme coerência são as características mais críticas do laser.

Aparelhos a laser

Lembre-se de que os fótons podem ser comprimidos e compactados dessa maneira porque, diferentemente dos elétrons, eles não são carregados. Se os elétrons se comportassem dessa maneira, se eles não obedecessem ao princípio de exclusão de Pauli, a matéria nunca teria alcançado volume.

A radiação estimulada escapará através do espelho que é apenas parcialmente reflexivo. É então mais convergido e concentrado com lentes poderosas e finalmente dirigido em discos compactos, tecidos, códigos de barras e inimigos do Super-homem.

Referências:

  1. Universidade Estadual do Oregon
  2. Laboratório Nacional Lawrence Livermore
  3. Laboratório Jefferson

Gilvan Alves

22 Anos de idade, Técnico em Rede de Computadores, Sempre em busca de aprender algo novo todos os Dias!

Últimos posts por Gilvan Alves (exibir todos)

Gostou? Comente e Compartilhe com seus Amigos...
Like
Like Love Haha Wow Sad Angry

Comments

Leave a Comment

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *