Tecnología: El LASER.

Hace poco leí en el periódico que se están preparando los fastos para el 2010, entre las fechas más importantes está el 16 de mayo,invención del laser y la primera vez que se comercializarón las píldoras anticonceptivas.

Ambas cumplen 50 años.

Prefiero centrarme en la primera, aunque no tengo claro que sea la más importante.

Para explicar como funciona un láser es necesario plantear unas bases que nos sirvan de cimiento para el resto de nuestra "construcción".

Cuando encendemos una bombilla se produce luz. Esa luz es blanca y se extiende por igual en todas las direcciones, es omnidireccional. La razón de que la luz se comporte así y de que aparezca en última instancia es que al "encender" la corriente eléctrica recorre un filamento de metal, este filamento contiene distintos elementos que se calientan hasta el punto de que sus átomos se cargan de más energía de la que pueden retener. Es decir dentro de esos átomos los electrones están "excitados" cuando el electrón pierde parte de esa energía para perder su excitación emite ese exceso como un fotón.

Las características de ese fotón, longitud de onda y dirección dependen del material que forma ese átomo. Es decir que según el material que forma ese filamento los fotones (luz) emitidos tendrán una longitud de onda (color) u otro. En el caso de nuestra bombilla la combinación de materiales hace que la luz sea blanca.

El blanco es la suma de todos los colores, si sumamos los colores básicos de la luz el resultado es el color blanco. Además como emite en todas las direcciones y en muchas longitudes y energías distintas se afectan entre sí. Es decir, una de las propiedades de las ondas es que según sus características pueden sumarse y restarse entre sí.

Si imaginamos una onda, con sus valles y picos es más fácil de entender:

En el dibujo tenemos dos ondas representadas en la parte superior en color gris claro y gris oscuro. La suma de ambas es la onda azul inferior.

Cuando los picos de ambas ondas coinciden el resultado es una onda mayor, pero si los picos de una onda coinciden exactamente con los valles de la otra el resultado es plano, no hay onda. Se restan.

Esto da como resultado que gran parte de la energía invertida en la iluminación se pierde por las ondas que se han restado entre sí.

Ahora imaginemos que en vez de tener la bombilla aislada esta dentro de un tubo de cristal.

A cada extremo de ese tubo colocamos un espejo, uno refleja el 100% de la luz, el otro tiene pequeñísimas rendijas por lo que sólo refleja el 99%, el resto, ese 1% logra escapar por ellas.

Lo que tendríamos entonces sería una especie de linterna, según el dibujo.

La experiencia nos dice que si enciendes una linterna el haz de luz se extiende frente a tí y pierde intensidad cuanto más se aleja, además el círculo de luz se ensancha en igual medida.

Compliquemos el experimento.

Construimos otra bombilla, pero esta vez el filamento es de un sólo material puro. Además lo excitamos usando una corriente específica. Como ya hemos comentado, la luz emitida depende del material, si este es único toda la luz emitida (fotones) será igual entre sí. Será (simplificando) del mismo color (longitud de onda) serán monocromáticas. No perderemos nada de energía por la resta de ondas porque todas saldrán iguales, valle sobre valle, pico sobre pico. A esto se le llama estar en fase.

En nuestro tubo colocamos ahora la nueva bombilla, al encenderla empezará a emitir una luz monocromática (roja en el ejemplo) que rebotará en los espejos pasando parte por el núcleo excitando más electrones que generarán más fotones aún y otra parte muy pequeña (1%) saldrá por el otro extremo. Por las características de las ondas, monocromáticas y en fase el haz resultante será muy potente y además no tienden a separarse entre sí. Las ondas no se dispersarán sino que seguirán caminos paralelos, serán coherentes. Esto permite que en vez de ver un cono de luz el resultado sea un fino hilo que se extiende sin perder a penas intensidad.

El experimento quedaría así:

Ya tenemos un LÁSER.

La palabra LÁSER es un acrónimo de Light amplification by the stimulated emission of radiation (amplificación de la luz por la emisión estimulada de radiación).

Aunque en nuestro experimento el filamento era algo sólido, como en una bombilla tradicional, existen laseres de gas, como en un tubo fluorescente, como el láser de dióxido de carbono que se usa en industria para cortar metales.

En estos 50 años el láser ha pasado de ser un invento "curioso" a ser la base de la industria del ocio con el CD, DVD o BD. El espectáculo de masas en bares, conciertos o discotecas. Instrumento industrial de uso común o parte de los ratones de medio mundo. Incluso como juguete o puntero en educación está ya en casi todos los hogares. Es un ejemplo excelente de porqué hay que invertir en ciencia "pura". La investigación pura ha dado como resultado, la televisión, el laser, el microondas o los teléfonos móviles. Cosas que marcan la sociedad tal como la entendemos.

Es un amigo de 50 años y envidiable salud.

Un saludo y feliz cumpleaños.