EL LASER

ESCUELA PREPARATORIA OFICIAL No. 78

PRODUCTO TECNOLÓGICOEVALUACION COMPLEMENTARIA DE FÍSICA III

INTEGRANTES DEL EQUIPO

María Paula Rodríguez OsorioMaría Leticia Hernández OsorioMaría de la Luz Bautista Terán

Mónica Ocampo salgadoDeniss Salgado Pérez

ENERO DE 2013

Definición

Un láser (de la sigla inglesa light amplification by stimulated emission ofradiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es undispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisióninducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medioadecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados.

Tipos de Láseres

Existen numerosos tipos de láseres que se pueden clasificar de muy diversas formassiendo la más común la que se refiere a su medio activo o conjunto de átomos omoléculas que pueden excitarse de manera que se crea una situación de inversión depoblación obteniéndose radiación electromagnética mediante emisión estimulada.Los cuales a continuación se presentan.

El láser de RubíFue el primer láser y que construido por Theodore Maiman en 1960, quien usócomo medio activo un cristal de rubí sintético. El rubí es una piedra preciosaformada por cristales de óxido de aluminio Al2O3, que contiene una pequeñaconcentración de alrededor de 0.05% de impurezas de óxido de cromo Cr2O3 (elóxido de aluminio puro, Al2O3, se llama zafiro). La presencia del óxido de cromohace que el transparente cristal puro de óxido de aluminio se torne rosado y lleguea ser hasta rojizo si la concentración de óxido de cromo aumenta. La formageométrica típica que adopta el rubí usado en un láser es la de unas barrascilíndricas de 1 a 15 mm de radio y algunos centímetros de largo.. 3)

Láser de Helio-NeónFue el primer láser de gas que se construyó. Actualmente siguesiendo muy útil y se emplea con mucha frecuencia. Los centrosactivos de este láser son los átomos de neón, pero la excitación deéstos se realiza a través de los átomos de helio. Una mezcla típica deHe-Ne para estos láseres contiene siete partes de helio por una partede neón.

El láser de Argón ionizadoLas transiciones radiactivas entre niveles altamente excitados degases nobles se conocen desde hace largo tiempo, y la oscilaciónláser en este medio activo data desde la década de los sesenta.Entre estos láseres, el de argón ionizado es el que más seutiliza, debido a sus intensas líneas de emisión en la región azul-verde del espectro electromagnético y a la relativa alta potenciacontinua que se puede obtener de él.

Láseres de CO2Es el ejemplo más importante de los láseres moleculares. El medioactivo en este láser es una mezcla de bióxido de carbono(CO2), nitrógeno (N2) y helio (He), aunque las transiciones láser sellevan a cabo en los niveles energéticos del CO2. Como en seguidaveremos, el N2 y el He son importantes para los procesos deexcitación y desexcitación de la molécula de CO2.

Láser de gas dinámico de CO2

En el láser de gas dinámico la radiación láser es producida al enfriarrápidamente una mezcla de gas precalentado que fluye a lo largo de unatobera hasta la cavidad del resonador. Por las altas potencias que es capaz deproporcionar se ha convertido en una importante alternativa para ciertasaplicaciones industriales.

Láser de soluciones líquidas orgánicasEl medio activo en este tipo de láseres está compuesto por líquidos en losque se han disuelto compuestos orgánicos, entendidos estos últimos cómolos hidrocarburos y sus derivados. Estos láseres son bombeados ópticamentey como en seguida veremos, una de sus más importantes característicasradica en que pueden emitir radiación láser en anchas bandas de longitudde onda, es decir que son "sintonizables".

Láseres de semiconductores

Los láseres de semiconductores son los láseres más eficientes, baratos y pequeños que es posible obtener en la actualidad. Desde su invención en 1962 se han mantenido como líderes en muchas aplicaciones científico-tecnológicas y su continua producción masiva nos da un inicio de que esta situación se prolongará por mucho tiempo.

Láser de electrones libres

Un láser basado en la emisión de radiación estimulada por electrones libres no tienelas limitaciones propias de los láseres anteriormente vistos, pues los electrones libresno están sujetos a la existencia de transiciones energéticas particulares y por lo tantopueden generar radiación electromagnética en cualquier longitud de onda delespectro. Este tipo de láseres utilizan como medio activo un haz de electrones que semueve con velocidades cercanas a la de la luz. Debido a esto se le llama haz relativistade electrones. Podemos describir un láser de electrones libres como un instrumentoque convierte la energía cinética de un haz relativista de electrones en radiación láser.

Estructura de un laser

El láser está formado por un núcleo, que suele tener forma alargada, donde se generan losfotones. El núcleo puede ser una estructura cristalina, por ejemplo rubí, o un tubo de vidrioque contiene gases, por lo general dióxido de carbono o la mezcla helio-neón. En cualquiercaso, son materiales que poseen electrones fácilmente excitables y que no emiteninmediatamente de forma espontánea, sino que pueden quedar excitados durante un tiempomínimo.Es precisamente este pequeño intervalo de tiempo el que se necesita para que los electronesproduzcan emisión estimulada, no espontánea.Junto al núcleo se halla el excitador, un elemento capaz de provocar la excitación deelectrones del material que se halla en el núcleo, a partir de una lámpara de destellos —queprovoca un flash semejante al de una cámara fotográfica— o de dos electrodos que producenuna des-carga eléctrica de alta tensión.

El tercer componente del láser son dos espejos paralelos emplazados en los extremosdel núcleo. Uno de ellos es reflectante, mientras el segundo es semirreflectante, esdecir, permite el paso de una parte de la luz que le llega.Cuando se verifica la excitación, gran cantidad de electrones pasan al estado excitadoy, una gran mayoría, permanece en dicha situación durante un determinado intervalode tiempo. No obstante, algunos realizan una emisión espontánea, 1 generandofotones que se desplazan en todas direcciones. Aunque en su mayoría se pierden porlos laterales donde no hay espejos, un pequeño número rebota entre ellos y pasa porel interior del núcleo, que es transparente. Al pasar por el núcleo, provocan la emisiónestimulada de nuevos fotones en la misma dirección. Estos nuevos fotones rebotantambién en los espejos, originando, a su vez, la emisión de más fotones, y asísucesivamente. Puesto que uno de los espejos es semirreflectante, una parte de losfotones, en lugar de rebotar, escapa, formando una especie de chorro muy fino: es elrayo láser visible.

Aplicaciones del laser

IndustrialEn el cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de

distancias precisas mediante láser. Los haces enfocados pueden

calentar, fundir o vaporizar materiales de forma precisa. Por ejemplo, los

láseres se usan para taladrar diamantes, modelar máquinas

herramientas, recortar componentes microelectrónicos, calentar chips

semiconductores, cortar patrones de moda, sintetizar nuevos materiales o

intentar inducir la fusión nuclear controlada . El potente y breve pulso

producido por un láser también hace posibles fotografías de alta velocidad

con un tiempo de exposición de algunas billonésimas de segundo. En la

construcción de carreteras y edificios se utilizan láseres para alinear las

estructuras.

OftalmologíaEs usado para hacer corte de membranas secundarias, glaucoma, retinopatía

diabética, desprendimiento de retina, edema macular, vitrectomía, cirugía

refractiva.

DermatologíaConstituye un arma efectiva en la terapia de algunas enfermedades específicas de

la piel, que con el correr del tiempo han mejorado su efectividad.

El láser puede ser usado para retirar tumores benignos, superficiales y no

susceptibles de malignizarse, como léntigos simples, léntigos solares, queratosis

seborreicas, verrugas vulgares, xantelasmas, pequeños quistes de retención

epidérmica, adenomas sebáceos, rinofima, papilomas plantares, condilomas no

sensibles a tratamiento tópicos, tricoepiteliomas, siringomas, nevus

epidérmicos], neurofibromas, quistes mixoides digitales, molusco

contagioso, rinoescleroma, hidradenitis supurativa. También se ha reportado éxito

en vesícula de goma azul, perifoliculitis de la cabeza, hiperplasia

angiolinfoide, tumores glómicos, cromomicosis, lesiones orales benignas y

premalignas, blastomicosis, prurito vulvar

psoriasis, poroqueratosis, condrodermatitis nodular, balanitis xerótica

obliterante, lupus eritematoso discoide, balanitis de Zoon, pápulas perladas del

pene, vitiligo estable.

En el campo de la Dermatología los láser son cada vez más

utilizados, constituyendo una buena alternativa de tratamiento a la vez que la

única opción en algunas patologías. La indicación del tipo de láser a ser usado en

determinado paciente dependerá del criterio profesional. Éste debe ser informado

de los beneficios y riesgos del tratamiento.

Odontología

Algunos de los procedimientos posibles con el laser son: Eliminación de caries. Puedeusarse prácticamente en todos los tipos de perforaciones dentales, siempre que nosean muy profundas.El actual láser dental es rayo altamente enfocado que viaja a través de fibra óptica a unapieza manipulable parecida a la convencional, misma que el especialista dirige dentrode la cavidad bucal.En la endodoncia, en este caso, el láser se utiliza para secar y esterilizar el conductoantes de la obturación (rellenado), lo que garantiza el aumento en el porcentaje deéxito. En el blanqueamiento dental. El láser dental también está indicado para laeliminación de aftas, corte de frenillo y gingivitis

Fuentes bibliográficas y cibergráficas

Física General de Héctor Pérez Montiel

http://www.cienciapopular.com/n/Tecnologia/Laser/Laser.php

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/105/htm/ellaser.htm

http://www.todo-ciencia.com/quimica/

http://www.portalplanetasedna.com.ar/laser.htm

Se recomienda ver el siguiente video:

http://www.youtube.com/watch?v=idO7i5N2G5Q