Los láseres, que significan amplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación, son dispositivos que emiten luz monocromática, coherente y altamente enfocada. A diferencia de las fuentes de luz ordinarias, los láseres producen luz muy precisa y se puede controlar con gran precisión. Esta lección explora los principios de los láseres, sus tipos y aplicaciones, particularmente en el campo de la óptica.
La base del funcionamiento del láser es el proceso de emisión estimulada. Este proceso implica la amplificación de la luz excitando electrones en un medio (gas, sólido o líquido) a un nivel de energía más alto. Cuando estos electrones excitados regresan a un nivel de energía más bajo, emiten fotones (partículas de luz) con una energía específica. Es importante destacar que estos fotones estimulan a otros electrones excitados para que emitan fotones adicionales, creando una reacción en cadena que amplifica la luz.
Los tres componentes principales de un láser son:
La clave para el funcionamiento del láser es lograr un estado llamado "inversión de población", donde hay más electrones en el medio de ganancia en el estado excitado que en el estado de menor energía. Esta condición es necesaria para que la emisión estimulada domine sobre la absorción.
Los láseres se pueden clasificar según su medio de ganancia:
Los láseres han transformado numerosos aspectos de la óptica y han encontrado amplias aplicaciones:
Si bien se necesitan equipos complejos para experimentos en profundidad con láseres, la observación de los patrones de interferencia de las luces láser puede proporcionar información sobre sus propiedades.
Patrón de interferencia: cuando la luz láser pasa a través de dos rendijas estrechamente espaciadas (una configuración conocida como experimento de doble rendija de Young), crea un patrón de interferencia en una pantalla colocada detrás de las rendijas. Este patrón de bandas brillantes y oscuras demuestra la naturaleza ondulatoria de la luz y la coherencia de la luz láser. La distancia entre estas bandas puede estar dada por la ecuación:
\(D = \frac{\lambda \cdot L}{d}\)donde \(D\) es la distancia entre bandas adyacentes brillantes u oscuras, \(\lambda\) es la longitud de onda de la luz láser, \(L\) es la distancia desde las rendijas hasta la pantalla, y \(d\) es la distancia entre las dos rendijas.
Comprender los láseres y sus principios no sólo profundiza en el campo de la óptica, sino que también abre puertas a innovaciones en comunicación, atención médica y diversas exploraciones científicas. Su precisión y capacidad de control meticuloso hacen de los láseres herramientas indispensables en la tecnología y la investigación modernas.
