El Laser
Páginas: 7 (1749 palabras)
Publicado: 15 de octubre de 2012
Láser: principios de funcionamiento y aplicaciones
Láser
2
L
a palabra LÁSER es el acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, es decir, amplificación de la luz mediante el fenómeno de la emisión estimulada de radiación. Para entender el funcionamiento de un láser es necesario, por lo tanto, estudiar la interacción entre radiación y materia, del cual se originael efecto de amplificación.
La onda electromagnética se caracteriza por una frecuencia n de oscilación de dichos campos, a las cuales se le asocia una longitud de onda λ=v/ν, donde v=c/n es la velocidad de propagación de la onda, igual en el vacío (n=1) a la velocidad de la luz c. La luz visible es esa parte del espectro de las ondas electromagnéticas en los que la longitud de onda λ estácomprendida entre 400 y 750 nm.
estadística de Boltzmann
La emisión de luz es un proceso que involucra un intercambio entre el campo de radiación y la materia. Para describir adecuadamente cómo se produce este intercambio de energía entre radiación y materia es necesario introducir la estadística de Boltzmann: se hipotetiza que la materia está compuesta por una serie de átomos, que por simplicidadpodemos considerar que pueden asumir dos niveles energéticos, uno más bajo (estado fundamental) y energía E1 y uno más alto (estado excitado) y energía E2 > E1. En condiciones de
Luz
La luz visible, tal como la conocemos, es sólo una pequeña rebanada del espectro de la radiación electromagnética. Como es posible observar a partir de las ecuaciones de Maxwell, una onda electromagnética es unsistema de campos eléctricos y magnéticos oscilantes en planos ortogonales entre sí y ortogonales en la dirección de propagación de la onda misma.
Figura .. Campo electromagnético.
Intensidad de E
Intensidad de B
Dirección de propagación
Láser en odontología
Figura .. Espectro de las ondas electromagnéticas: IR (infrarrojo), VIS (visible), UV (ultravioleta).
equilibriotermodinámico a la temperatura T, es posible determinar cuántos átomos se encuentran en el estado fundamental y cuántos en el estado excitado, indicando respectivamente el número con N1 y N2. (1) Donde N1 y N2 representan el número de átomos en los estados de energía E1 y E2, respectivamente, T es la temperatura absoluta y k la denominada «constante de Boltzmann», igual a 1,28*10-23 JK-1. Si ladistancia en energía entre los dos niveles E2 – E1 > kT, la relación tiene tendencia a cero y en condiciones de equilibrio sólo muy pocos átomos se encontrarán en el estado de energía mayor. A partir de la forma de la ecuación (1) es evidente que para E2 > E1 se logrará siempre N1 > N2, por lo que, en el equilibrio térmico, el estado de energía más baja será siempre más poblado que el de energíamayor. Es interesante hacer notar que esto refleja una ley física fundamental, que establece que en el equilibrio
un sistema físico tiende a alcanzar un estado en el que la energía es mínima.
absorción y emisión
Consideremos ahora cómo se produce el intercambio de energía entre la radiación electromagnética y los átomos: el proceso puede ser visto como un intercambio de energía entreosciladores microscópicos oscilantes en la misma frecuencia. De acuerdo con la mecánica cuántica, un «fotón», es decir, la «partícula» (cuanto) que describe el campo electromagnético, posee energía hν, donde h es la constante de plank y ν es la frecuencia del campo electromagnético. Cuando esta «partícula» interactúa con un sistema atómico donde se posee exactamente E2 – E1= hν, pueden producirse dosprocesos distintos:
♦ El fotón cede su propia energía al átomo que se
encuentra en el estado de energía E1, excitándolo en el estado de energía mayor E2 (absorción).
Láser: principios de funcionamiento y aplicaciones
♦ El fotón estimula la «desexcitación» del átomo del
estado de energía E2 al de energía E1; en este proceso se genera un segundo fotón idéntico al primero (emisión...
Láser
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L
a palabra LÁSER es el acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, es decir, amplificación de la luz mediante el fenómeno de la emisión estimulada de radiación. Para entender el funcionamiento de un láser es necesario, por lo tanto, estudiar la interacción entre radiación y materia, del cual se originael efecto de amplificación.
La onda electromagnética se caracteriza por una frecuencia n de oscilación de dichos campos, a las cuales se le asocia una longitud de onda λ=v/ν, donde v=c/n es la velocidad de propagación de la onda, igual en el vacío (n=1) a la velocidad de la luz c. La luz visible es esa parte del espectro de las ondas electromagnéticas en los que la longitud de onda λ estácomprendida entre 400 y 750 nm.
estadística de Boltzmann
La emisión de luz es un proceso que involucra un intercambio entre el campo de radiación y la materia. Para describir adecuadamente cómo se produce este intercambio de energía entre radiación y materia es necesario introducir la estadística de Boltzmann: se hipotetiza que la materia está compuesta por una serie de átomos, que por simplicidadpodemos considerar que pueden asumir dos niveles energéticos, uno más bajo (estado fundamental) y energía E1 y uno más alto (estado excitado) y energía E2 > E1. En condiciones de
Luz
La luz visible, tal como la conocemos, es sólo una pequeña rebanada del espectro de la radiación electromagnética. Como es posible observar a partir de las ecuaciones de Maxwell, una onda electromagnética es unsistema de campos eléctricos y magnéticos oscilantes en planos ortogonales entre sí y ortogonales en la dirección de propagación de la onda misma.
Figura .. Campo electromagnético.
Intensidad de E
Intensidad de B
Dirección de propagación
Láser en odontología
Figura .. Espectro de las ondas electromagnéticas: IR (infrarrojo), VIS (visible), UV (ultravioleta).
equilibriotermodinámico a la temperatura T, es posible determinar cuántos átomos se encuentran en el estado fundamental y cuántos en el estado excitado, indicando respectivamente el número con N1 y N2. (1) Donde N1 y N2 representan el número de átomos en los estados de energía E1 y E2, respectivamente, T es la temperatura absoluta y k la denominada «constante de Boltzmann», igual a 1,28*10-23 JK-1. Si ladistancia en energía entre los dos niveles E2 – E1 > kT, la relación tiene tendencia a cero y en condiciones de equilibrio sólo muy pocos átomos se encontrarán en el estado de energía mayor. A partir de la forma de la ecuación (1) es evidente que para E2 > E1 se logrará siempre N1 > N2, por lo que, en el equilibrio térmico, el estado de energía más baja será siempre más poblado que el de energíamayor. Es interesante hacer notar que esto refleja una ley física fundamental, que establece que en el equilibrio
un sistema físico tiende a alcanzar un estado en el que la energía es mínima.
absorción y emisión
Consideremos ahora cómo se produce el intercambio de energía entre la radiación electromagnética y los átomos: el proceso puede ser visto como un intercambio de energía entreosciladores microscópicos oscilantes en la misma frecuencia. De acuerdo con la mecánica cuántica, un «fotón», es decir, la «partícula» (cuanto) que describe el campo electromagnético, posee energía hν, donde h es la constante de plank y ν es la frecuencia del campo electromagnético. Cuando esta «partícula» interactúa con un sistema atómico donde se posee exactamente E2 – E1= hν, pueden producirse dosprocesos distintos:
♦ El fotón cede su propia energía al átomo que se
encuentra en el estado de energía E1, excitándolo en el estado de energía mayor E2 (absorción).
Láser: principios de funcionamiento y aplicaciones
♦ El fotón estimula la «desexcitación» del átomo del
estado de energía E2 al de energía E1; en este proceso se genera un segundo fotón idéntico al primero (emisión...
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