Alineacion de un laser

Introducción al manejo de la luz láser.
Practica #1

Introducción.

Muchas veces cuando se usa un láser de He-Ne se debe alinear, expandir, filtrar y colimar un haz de luz láser, en un experimento óptico. Por ése motivo en esta práctica se aprenderán algunos métodos para realizar estas actividades.

Para la alineación del haz de luz láser de He-Ne, se hará por un método de alineación depostes (que se explicara en el desarrollo experimental en la sección de alineación de una fuente de luz láser, de esta práctica).

La expansión del haz de luz se hará con un objetivo de un microscopio (el objetivo de microscopio es un arreglo de lentes)

El filtraje se realiza con un arreglo óptico con un objetivo de microscopio y un pinhole.

Y la colimación de un haz de luz de láser se harácon un arreglo óptico de sistema de filtraje y una lente positiva (plano-convexa).

Teoría

Fuente de luz.

La luz es una onda electromagnética compuesta de muchas longitudes de onda. Un campo electromagnético puede ser descrito como una combinación de campos eléctricos (E) y magnéticos (H) cuyas direcciones son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda (k). Debido a que loscampos eléctricos y magnéticos son proporcionales entre si, solo se necesita describir uno de los campos para entender lo que esta pasando en una onda de luz. En la mayoría de los casos, una onda de luz es descrita en términos del campo eléctrico.

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Figura 1.Propagación monocromática de una onda plana propagándose a lo largo del eje z. Para una onda plana, el campo eléctrico es constanteen el plano x-y. El vector k está en la dirección de propagación.

Una forma de pensar acerca de los campos de luz es usar el concepto de frente de onda. Si graficamos el campo eléctrico como una función del tiempo a lo largo de la dirección de propagación, hay lugares sobre la onda donde el campo es un máximo en una dirección, otros lugares donde es cero, y otros lugares donde el campo es unmáximo en la dirección opuesta. Estos representan diferentes fases de la onda. Por supuesto, la fase de la onda cambia continuamente a lo largo de la dirección de propagación. Para seguir el progreso de una onda, en cambio, nos concentraremos en un punto en particular sobre la fase, usualmente en un punto donde la amplitud del campo eléctrico sea un máximo. Si todos los puntos en la vecindad tienenesta misma amplitud, ellos forman una superficie de fase constante o frente de onda.

Una onda plana es un campo de luz compuesto de superficies planas de fase constante y perpendiculares a la dirección de propagación.

Una fuente puntual, una fuente ficticia de dimensiones infinitamente pequeñas, emite un frente de onda que viaja hacia afuera en todas direcciones produciendo longitudes de ondaque consisten en cascarones esféricos centrados en la fuente puntual. Esas ondas esféricas se propagan hacia afuera de la fuente puntual.

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Figura 2. Ondas esféricas propagándose hacia fuera de una fuente puntual. Lejos de la fuente puntual el radio del frente de onda es grande y los frentes de onda se aproximan a ondas planas.

Láser de helio-neón

Un láser de helio-neón, o láserHe-Ne, es un tipo de láser de gas que utiliza como medio activo una mezcla gaseosa de helio y neón. Los láseres de helio-neón emiten, habitualmente, a una longitud de onda de 633 nm y, por lo tanto, en luz visible de color rojo.

Las propiedades de la luz láser incluyen monocromaticidad, baja divergencia, un alto grado de coherencia, la cual engloba ambas propiedades.

La base de los láseres es unproceso físico llamado emisión estimulada. La amplificación es solamente el principio del proceso en la mayoría de los láseres, debido a que el incremento en la luz mientras pasa a través de un volumen amplificante es usualmente demasiada modesta. Sin embargo, cuando se colocan espejos en ambos extremos del medio amplificador, la luz es regresada al medio para obtener amplificación adicional....