O que é um laser? O princípio da geração de laser.

O laser é uma das invenções mais importantes da humanidade, conhecido como a "luz mais brilhante". No nosso dia a dia, vemos diversas aplicações do laser, como tratamentos estéticos, soldagem, exterminadores de mosquitos e muito mais. Hoje, vamos entender melhor os lasers e os princípios por trás de sua geração.

O que é um laser?

O laser é uma fonte de luz que utiliza um laser para gerar um feixe de luz específico. Um laser gera luz laser ao introduzir energia de uma fonte de luz externa ou de uma fonte de energia no material através do processo de radiação estimulada.

Um laser é um dispositivo óptico composto por um meio ativo (como gás, sólido ou líquido) que amplifica a luz e um refletor óptico. O meio ativo em um laser geralmente é um material selecionado e processado, e suas características determinam o comprimento de onda de saída do laser.

A luz gerada por lasers possui diversas características únicas:

Em primeiro lugar, os lasers são luzes monocromáticas com frequências e comprimentos de onda muito específicos, que podem atender a algumas necessidades ópticas especiais.

Em segundo lugar, o laser é luz coerente, e a fase das ondas de luz é muito consistente, o que permite manter uma intensidade luminosa relativamente estável a longas distâncias.

Em terceiro lugar, os lasers são luzes altamente direcionais com feixes muito estreitos e excelente focalização, o que pode ser usado para obter alta resolução espacial.

O laser é uma fonte de luz.

O princípio da geração de laser

A geração de laser envolve três processos físicos básicos: radiação estimulada, emissão espontânea e absorção estimulada.

Sradiação estimulada

A radiação estimulada é a chave para a geração de laser. Quando um elétron em um nível de alta energia é excitado por outro fóton, ele emite um fóton com a mesma energia, frequência, fase, estado de polarização e direção de propagação na direção desse fóton. Esse processo é chamado de radiação estimulada. Ou seja, um fóton pode "clonar" um fóton idêntico por meio do processo de radiação estimulada, alcançando assim a amplificação da luz.

Semissão incômoda

Quando um elétron de um átomo, íon ou molécula transita de um nível de alta energia para um nível de baixa energia, ele libera fótons com uma certa quantidade de energia, o que é chamado de emissão espontânea. A emissão desses fótons é aleatória e não há coerência entre os fótons emitidos, o que significa que sua fase, estado de polarização e direção de propagação são todos aleatórios.

Sabsorção estimulada

Quando um elétron em um nível de energia baixo absorve um fóton com uma diferença de nível de energia igual à sua, ele pode ser excitado para um nível de energia alto. Esse processo é chamado de absorção estimulada.

Em lasers, uma cavidade ressonante composta por dois espelhos paralelos é geralmente usada para intensificar o processo de radiação estimulada. Um dos espelhos é de reflexão total, e o outro é de semirreflexão, permitindo que uma parte do laser passe através dele.

Os fótons no meio laser refletem-se repetidamente entre dois espelhos, e cada reflexão produz mais fótons através do processo de radiação estimulada, amplificando assim a luz. Quando a intensidade da luz aumenta até certo ponto, o laser é gerado através de um espelho semirrefletor.