Luz láser

Luz azul, verde o roja

Luz natural o artificial (luz luz diurna, lámpara incandescente, LED, etc.) es una luz compuesta por una superposición de todos los colores, es decir una onda electromagnética caótica que se propaga en todas direcciones. No es una ola con una longitud regular y constante, sino más bien un chapoteo desordenado en la superficie del agua.
La luz láser (emisión de radiación estimulada por amplificación de luz) es luz natural desprovista de todos los colores excepto uno.
Aunque es posible fabricar láseres de múltiples colores y que vayan en múltiples direcciones, el láser más popular y eficiente es el láser monocromo y unidireccional. La luz láser es azul, verde o roja, es decir, compuesta de un solo color (color primario), todos los demás colores son mezclas de colores (colores secundarios). Ej: una zanahoria absorbe el azul, su color es, por tanto, una sutil mezcla de todos los colores excepto el azul.
Es la duración del ciclo óptico (período y frecuencia) lo que determina el color de la radiación láser.
La luz láser es nítida y puede viajar en línea recta sin distorsión en distancias muy grandes, siempre que esté amplificada. La imagen que podemos retener de una luz láser en comparación con la luz natural es la de un regimiento que marcha al paso, a diferencia de una multitud que se mueve en desorden.

La luz estimulada es una amplificación obtenida por la emisión de dos fotones a partir de la energía de un solo fotón. Por tanto, la luz láser se estimulará para que pueda manipularse fácilmente. Gracias a los espejos podemos propagarlo donde queramos, hasta donde queramos, y aumentar la potencia como queramos. Ejemplos notables son las estrellas guía láser utilizadas para sintonizar observaciones astronómicas o el láser megajulio más poderoso del mundo para probar la fusión nuclear.

Imagen: La luz láser, descrita en 1917 por Albert Einstein (1879-1955), es azul, verde o roja, es decir compuesta de un solo color, siendo todos los demás colores sutiles mezclas de colores.
En 1960, el físico estadounidense Théodore Maiman (1927-2007) obtuvo por primera vez una emisión láser mediante un cristal de rubí.

Imagen: Tiempos de ciclo, de nanosegundos a zeptosegundos, o de ondas de radio a rayos X.

Usos de la luz láser

La luz láser no solo se utiliza para la decoración de salas de espectáculos.
Los usos del láser son numerosos, son incluso la marca de nuestro tiempo. Van desde el diodo de potencia ultrabaja (0,000001 vatios) que se encuentra en las unidades ópticas hasta el láser de megajulios (10¹⁵ vatios) diseñado para experimentar con la fusión nuclear controlada.
De hecho, la luz láser ha invadido nuestra vida diaria. Se encuentra en supermercados (lectura de códigos de barras), en TI (DVD, Blu-ray, lectura de impresora láser), en transporte de información (fibra óptica), en mediciones de precisión en física (distancia Tierra/Luna, fotografía de átomos), en la industria (telémetro láser, radar, corte láser, soldadura, grabado), en medicina (cirugía ocular, dermatología, bisturí láser), en defensa (simulación de armas nucleares), en investigación (fusión plasma controlado), en astronomía (telemetría láser en satélites, óptica adaptativa con la estrella guía láser).
Los láseres invisibles coherentes también se producen a partir de microondas (maser) que se utilizan en particular en interferometría, metrología y relojes atómicos.
Para aumentar la potencia, también se producen láseres pulsados. Los láseres pulsados ​​emiten luz de forma intermitente. Se utilizan para observar fenómenos físicos que se mueven muy rápidamente. De hecho, cuando pulsamos un destello de luz ultracorto, podemos capturar una imagen ultrarrápida de un objeto ultrarrápido. El láser de femtosegundos se utiliza como luz estroboscópica, para tomar imágenes fotográficas con un tiempo de exposición extremadamente corto. Para eso es necesario encender muy intensamente.
La ventaja que tenemos con el láser es que podemos concentrar la luz y aumentar su potencia en un período de tiempo extremadamente corto, cuanto menor es la duración mayor es la el poder es alto.

En un attosegundo (10^-18 segundos), la luz viaja el diámetro de un átomo, mientras que en un segundo viaja la distancia Tierra/Luna. Esta duración ultra corta se adapta a los movimientos de las moléculas de la materia e incluso a los movimientos de los electrones en los átomos. Con el láser de femtosegundos, podemos alcanzar altas potencias de pico (hasta 100 julios por pulso) como en los sistemas de grandes petavatios. Varias aplicaciones hacen uso de la totalidad o parte de estas propiedades únicas de la luz (investigación, industria, campo biomédico). Desde el láser de attosegundos podemos fotografiar las nubes electrónicas alrededor de sus núcleos atómicos. Al dar forma a pulsos de luz que son tanto ultra intensos como ultra cortos, podemos llegar al corazón de la materia.

Relation entre la puissance et la durée du flash des lasers pulsés : si on concentre 1 joule en 1 seconde on obtient 1 Watt, 1 J en 1 ms on obtient 1 kilowatt, etc.

Imagen: Corte con láser

Imagen: Nube electrónica tomada con un láser de attosegundos. Vemos aquí la estructura característica del orbital de la molécula de nitrógeno N2. La primera imagen es la imagen calculada, la segunda es la imagen reconstruida experimentalmente y la tercera imagen está reconstruida teóricamente.