Por: Alfonso Padilla Vivanco
El físico Albert Einstein propuso, en el año 1917, que partículas de luz conocidas como fotones, con energía de cierta frecuencia específica, podrían estimular a electrones de un átomo para emitir energía radiante en forma de luz con la misma frecuencia que la de excitación. Este fenómeno es la base del funcionamiento del láser. La palabra LASER es realmente un acrónimo que significa: amplificación de luz por emisión estimulada de radiación (light amplification by stimulated emission of radiation). Justamente el láser se convirtió en uno de los desarrollos tecnológicos más influyentes de finales del siglo XX y principios del XXI. El tipo de luz que emite este instrumento se diferencia de la luz ordinaria, porque la luz de un láser es mucho más intensa, direccional, monocromática y coherente. La luz emitida por una fuente ordinaria, como una vela o una lámpara incandescente, está formada por ondas no coordinadas entre sí y de muchas longitudes diferentes (colores). Esto quiere decir que la luz de una típica lámpara es incoherente y aproximadamente blanca.
Las ondas de luz de un láser están coordinadas en el espacio y el tiempo y tienen casi la misma longitud o color. Esta coherencia y pureza cromática, así como la intensidad de la luz láser, resultan del hecho de que en este instrumento, los átomos excitados son estimulados para irradiar luz de forma cooperativa; antes de que hayan tenido tiempo de hacerlo de forma espontánea e independiente. La direccionalidad de la luz láser surge de la misma geometría del propio sistema. Las propiedades de la luz láser permiten tener muchos usos para este instrumento, tanto en tecnología como en la ciencias exactas.
En la década de los años sesenta, el ingeniero americano Theodore Maiman desarrolló el primer laser operante de rubí, basando su trabajo en los mismos principios propuestos unos años antes por Charles Hard Townes y Arthur Leonard Schawlow. Townes y Schalow habían trabajado en el año 1958, con un MASER, generando emisión estimulada mediante amplificación de microondas. Poco tiempo después se desarrolló un laser mediante la combinación de gases helio y neón. Se observó también, que muchas otras sustancias podrían ser usadas como medios activos para la emisión de luz laser. Un interesante caso fue, el laser de bióxido de carbono (CO₂), el cual es invención del científico indú, Chandra Kumar Naranbhai Patel, quien realizó su trabajo en los laboratorios Bell. Justamente tres años después, el primer laser industrial de CO₂ fue construido por los ingenieros de la empresa Coherent Radiation Laboratories (Laboratorios de Radiación Coherente).
La mayoría de los láseres constan de una cavidad con material activo, el cual tiene un espejo parcialmente reflectante en un extremo y un espejo totalmente reflectante en el otro. En un láser de estado sólido típico, por ejemplo un cristal de rubí, los constituyentes activos son átomos de cromo intercalados dentro de una red cristalina de óxido de aluminio. El láser empieza a funcionar cuando se bombea a estos átomos, mediante un destello de luz intensa, hasta un estado excitado. Con una preponderancia de átomos en ese estado, el sistema puede ser estimulado para producir una cascada de fotones, todos de la misma longitud de onda, desencadenando la emisión de energía que hace caer los átomos del estado excitado a un estado de menor energía. Un fotón portador de este cuanto de energía, al chocar con un átomo excitado, hace que éste emita un fotón de la misma frecuencia, y la onda luminosa así liberada cae al ritmo de la onda desencadenante.
El láser es ahora un instrumento exquisitamente refinado, con éste se puede examinar materiales y estudiar fenómenos físicos y químicos de diferentes formas. Así mismo el láser forma parte otras tecnologías o es parte esencial de ellas, por ejemplo es usado en: telemetría, lectores de código de barras, cirugía laser, espectroscopia, holografía y procesamiento de información.
Apreciable lectora y lector te invito a ver los siguientes videos, sobre la historia y el funcionamiento de un laser.
Universidad Politécnica de Tulancingo. alfonso.padilla@upt.edu.mx
