Luce laser: definizione e funzionamento

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Tesina di maturità sulla luce laser: definizione, cenni storici e come funziona (10 pagine formato doc)

LUCE LASER: DEFINIZIONE E FUNZIONAMENTO

Indice:                                                                                     
1.

Cos’ e’ il laser?
2.
Caratteristiche del laser 
3. Cenni storici   
4. Funzionamento del laser   
5. Tipi di laser  
6. Potenze   
7. Applicazioni odierne   
8. Il laser e le stelle   
9. L’arte del laser   
10. Conclusioni
11. Bibliografia e sitografia

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LASER: DEFINIZIONE

Cos’ e’ il laser?
La parola laser  (light amplification by stimulated emission of radiation)  indica un dispositivo capace di emettere fasci intensi di luce estremamente concentrata nei campi del infrarosso, visibile  e ultravioletto dello spettro elettromagnetico.
Caratteristiche del laser:
Le principali caratteristiche del laser sono:
La coerenza: tutti i fotoni che compongono il fascio sono in fase.
La monocromaticita’: la radiazione elettromagnetica ha la stessa lunghezza d’ onda. Ne consegue che il fascio presenta un unico colore.
Direzionalita’: permette attraverso delle apposite lenti di collimare il fascio entro un raggio estremamente piccolo e di focalizzare la radiazione in un’unica direzione.
Brillanza: la quantita’ di fotoni emessi rispetto alle tradizionali sorgenti luminose e’ decisamente incomparabile.

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LASER FISICA

Cenni storici:
Il laser a livello teorico e’ stato inventato nel 1958 dai fisici statunitensi Townes e Schawlow, i quali pensarono di amplificare la luce attraverso un amplificatore ottico racchiuso entro una coppia di specchi riflettenti paralleli che formavano la cavita’ risonante.
Il  procedimento era basato sull’ emissione stimolata, il fenomeno quantistico che sta alla base del funzionamento del laser.
Townes e schawlow ricevettero il premio  nobel nel 1964 per i loro studi sul laser.
Il primo laser fu’ costruito dal fisico Theodore Maiman nel 1960  sfruttando un cilindro di rubino posto tra due specchi come amplificatore ottico.
Nello stesso anno javan realizzo’ il primo laser a gas (he-ne) in emissione continua.
Nel 1962 nacquero i laser a semiconduttori seguiti da altri di varia natura (solidi, gassosi, liquidi, organici) al fine di coprire l’ intero arco dello spettro elettromagnetico; dall’ ultravioletto fino al profondo infrarosso.

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LASER FUNZIONAMENTO

Funzionamento  del  laser:
Il funzionamento del laser, ovvero quello di amplificare la luce, avviene grazie al processo  di emissione  stimolata.
Negli anni sono stati sviluppati moltissimi modi per creare una luce laser, ma per intuirne il meccanismo basta prendere in considerazione il primo laser costruito : quello a rubino.
Una potente lampada a scarica elicoidale circonda il cilindro di rubino ed emette intensi lampi di luce.
Il rubino e’ composto al suo interno da uniformi atomi di cromo, i quali assorbono la luce della lampada eccitandosi.
Gli elettroni quindi si innalzano a un livello energetico più alto con il conseguente rilascio di un fotone, ossia sotto  forma di energia luminosa.
La luce emessa si propaga in tutte le direzioni ma una piccola parte viene riflessa grazie a degli specchi posti alle estremità del cilindro e rimbalza sul’ asse centrale. Questo fenomeno stimola altri atomi provocando una specie di reazione a catena.
Ha cosi inizio  l’ effetto valanga (lasing) dove il fascio aumenta sempre di più la sua intensità e riesce a uscire dallo specchio semiriflettente con un impulso brevissimo (microsecondi), ma con un intensità incredibile pari alla potenza di migliaia di lampade a scarica.