Fundamentos del Láser y la Interacción Luz-Materia: Principios y Aplicaciones
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Fundamentos del Láser y la Interacción Luz-Materia
Los átomos tienden hacia su estado fundamental. Por lo tanto, en un átomo excitado, los electrones decaen espontáneamente y emiten fotones.
¿Pero qué ocurre si un electrón se encuentra ya en una órbita superior, o sea, en un estado excitado? Lo lógico sería suponer que el electrón se desplazaría a otra órbita todavía superior.
Creación de la Inversión de Población
La naturaleza tiende a conservar el equilibrio termodinámico, que significa simplemente que tanto los átomos como las moléculas procuran mantenerse en el estado de energía más bajo posible. Al bombear con la energía precisa algunos átomos o moléculas...
Algunos fotones producidos por la emisión espontánea son desperdiciados, mientras otros producen emisión estimulada.
En 1960, Theodore H. Maiman utilizó una barra de rubí con sus caras bien pulidas y con un fino baño de plata para que las caras se comportaran como espejos. Y así nació el primer LÁSER. El encontrar sustancias en las cuales se puede realizar la inversión de población es la acción central para el desarrollo de nuevos láseres.
En un láser de rubí, la barra es irradiada con la luz intensa de una lámpara de xenón. La luz de las regiones verde y azul del espectro es absorbida por los iones de cromo, elevando la energía de los electrones de los iones de su nivel de estado base a una de las bandas de los niveles F.
Interacción de la Luz con la Materia
Los objetos se pueden agrupar en tres clases de acuerdo a la forma en la cual estos interactúan con la luz:
- Objetos transparentes que transmiten luz (vidrio)
- Objetos opacos que absorben luz (roca)
- Objetos reflectivos que reflejan luz (espejos)
Nada es perfectamente transparente, opaco o reflectivo. Muchos objetos transmiten cantidades pequeñas de luz aunque los pensemos como opacos. Todo refleja algo de luz, aún objetos que reflejan tan poca luz que nos parecen negros. De igual forma, todo absorbe alguna cantidad de luz, aún espejos que parecen completamente reflectivos.
Las diferencias de la luz láser con la luz ordinaria son las siguientes:
Luz láser: - Monocromática - Direccional - Coherente
La Fibra Óptica
La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.
Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas; también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.