Láser para niños
Un láser es un aparato especial que produce un tipo de luz muy particular. La palabra "láser" viene del inglés y significa "amplificación de luz mediante la emisión inducida de radiación". Imagina que la luz normal es como muchas personas hablando a la vez en diferentes direcciones; la luz láser es como un coro donde todos cantan la misma nota, al mismo tiempo y en la misma dirección.
Esta luz láser es muy especial porque es:
- Coherente espacialmente: Esto significa que el rayo de luz se mantiene muy delgado y concentrado, incluso a grandes distancias.
- Coherente temporalmente: Esto quiere decir que la luz tiene un solo color (o un rango de colores muy pequeño) y sus ondas están muy bien organizadas.
Gracias a estas características, los láseres tienen muchísimas aplicaciones en nuestra vida diaria.
Contenido
¿Cómo se descubrió el láser?
Los primeros pasos de la luz
La idea detrás del láser comenzó en 1915, cuando el famoso científico Albert Einstein explicó cómo la luz puede ser emitida de forma espontánea o "inducida" (estimulada). Sus ideas fueron la base para crear no solo los láseres, sino también los máseres, que son parecidos pero usan microondas en lugar de luz visible.
En 1928, Rudolf Landenburg encontró la primera prueba de esta emisión estimulada, pero en ese momento fue solo una curiosidad de laboratorio. La teoría se retomó después de la Segunda Guerra Mundial, cuando otros científicos como Willis Eugene Lamb la confirmaron.
El nacimiento del máser y el láser
En 1953, Charles H. Townes y sus estudiantes construyeron el primer máser. Este aparato producía un rayo de microondas muy concentrado. Al mismo tiempo, en la Unión Soviética, Nikolái Básov y Aleksandr Prójorov trabajaron de forma independiente y lograron que un máser funcionara de manera continua.
Por sus importantes descubrimientos en este campo, Townes, Básov y Prójorov recibieron el Premio Nobel de Física en 1964.
El primer láser de verdad, que usaba un cristal de rubí, fue creado el 16 de mayo de 1960 por Theodore Maiman. Otros científicos como Townes y Arthur Leonard Schawlow también son considerados inventores del láser, ya que lo patentaron ese mismo año. Poco después, en 1962, Robert Hall inventó el láser de semiconductor, que es el tipo más común hoy en día.
El láser en la vida moderna
El láser encontró su primera aplicación industrial en 1969, usándose para soldar piezas de metal en la fabricación de vehículos. En 1980, se empezó a vender el disco compacto (CD), que usa un láser para leer la información de la música. Más tarde, esta tecnología se usó para guardar grandes cantidades de datos.
En 1994, los láseres se usaron por primera vez en el Reino Unido para medir la velocidad de los vehículos, una tecnología que hoy vemos en todo el mundo.
En el siglo XXI, los láseres siguen evolucionando. En 2002, científicos australianos lograron "teletransportar" un rayo de luz láser. En 2004, los escáneres láser permitieron al Museo Británico crear exhibiciones virtuales. Y en 2006, científicos de Intel descubrieron cómo hacer chips láser de silicio, lo que promete redes de comunicación mucho más rápidas.
¿Cómo funciona un láser?
Un láser tiene tres partes principales que trabajan juntas:
La cavidad láser
La cavidad láser es como una caja o un tubo que contiene la luz. Generalmente, tiene dos espejos: uno que refleja casi el 100% de la luz y otro que refleja un poco menos, permitiendo que una parte de la luz salga. Estos espejos hacen que la luz rebote muchas veces dentro de la cavidad, pasando una y otra vez por el medio activo.
El medio activo
El medio activo es el material donde se produce la luz láser. Puede ser un sólido (como un cristal), un líquido o un gas. Este material es el que le da al láser sus características, como el color de la luz o su potencia.
Para que el medio activo funcione, necesita energía. Cuando recibe esa energía, sus átomos se "excitan" y están listos para emitir luz.
El bombeo
El bombeo es la forma en que se le da energía al medio activo. Puede ser con otro rayo de luz (bombeo óptico), como el de una lámpara, o con una corriente eléctrica (bombeo eléctrico).
Cuando el medio activo recibe suficiente energía, se crea una situación especial llamada "inversión de población". Esto significa que hay más átomos "excitados" que listos para recibir energía. En ese momento, si un pequeño rayo de luz pasa por ahí, hace que los átomos excitados liberen su energía en forma de más luz, y así se amplifica el rayo original.
Tipos de láseres
Los láseres se clasifican según el material que usan como medio activo:
Láseres de semiconductores
- Diodos láser: Son los más comunes. Se usan en punteros láser, impresoras, reproductores de CD, DVD y Blu-Ray. Son muy pequeños y eficientes.
- Láser de punto cuántico: Usan materiales muy pequeños llamados "puntos cuánticos". Son muy estables y pueden producir luz de colores que otros láseres no pueden.
- Láser de cascada cuántica: Funcionan con electricidad en materiales semiconductores especiales, creando luz a medida que los electrones "saltan" por diferentes niveles de energía.
Láseres de gas
- Láser de Helio-Neón (HeNe): Emiten luz roja y se usan mucho en laboratorios de enseñanza y para mediciones muy precisas.
- Láser de dióxido de Carbono: Emiten luz infrarroja y se usan mucho en la industria para cortar y grabar materiales.
- Láser de Nitrógeno: Emiten luz ultravioleta en pulsos cortos.
- Láser excimer: Usan gases especiales y producen luz ultravioleta.
- Láser de Argón: Emiten luz azul y verde, y pueden ser muy potentes.
Láseres de estado sólido
Estos láseres usan cristales, vidrios o fibras especiales como medio activo.
- Láser neodimio-YAG: Usan un cristal llamado YAG con neodimio. Emiten luz infrarroja, pero a menudo se convierten para emitir luz verde.
- YAG dopado con erbio, tulio u holmio: Estos láseres se usan en medicina, por ejemplo, para quitar manchas, vaporizar tumores o romper cálculos renales.
- Láser de fibra dopada con erbio: Son fibras ópticas especiales que se usan para amplificar señales en las comunicaciones de larga distancia.
- Láser de rubí: Fue el primer láser que se construyó. Emite una luz roja intensa.
- Láser de zafiro dopado con titanio: Puede producir luz de muchos colores, desde el rojo hasta el infrarrojo, y puede emitir pulsos de luz muy cortos.
- Láser de Alejandrita: Se usa en algunos sistemas de depilación.
Láseres de colorante o líquidos
- Láser de colorante: Usan un colorante orgánico disuelto en un líquido. Pueden producir luz ultravioleta, visible o infrarroja, dependiendo del colorante.
¿Para qué usamos el láser en la vida diaria?
Los láseres se han vuelto muy importantes y se usan en miles de cosas:
- Comunicaciones: En la fibra óptica, los láseres envían información a gran velocidad por cables muy delgados.
- Medicina: Se usan en operaciones sin sangre, para ayudar a cicatrizar heridas, en tratamientos de la vista, en odontología y para tratar cálculos renales.
- Industria: Para cortar materiales con mucha precisión, guiar robots en fábricas y medir distancias.
- Investigación: Ayudan a los científicos a estudiar materiales, medir distancias a objetos lejanos (como con el LIDAR) y realizar experimentos.
- Productos comerciales: Los encontramos en impresoras láser, reproductores de CD, DVD y Blu-Ray, ratones ópticos, lectores de códigos de barras, punteros láser, termómetros y para crear hologramas.
- Estética: Se usan en tratamientos para la piel, como el Acné, las estrías y la depilación.
- Espectáculos: Las luces láser crean efectos visuales impresionantes en conciertos y eventos.
Galería de imágenes
-
Láseres de estado sólido emitiendo a diferentes colores.
-
Un haz de láser viajando muy rápido en el aire.
-
El músico francés Jean Michel Jarre usando un Arpa láser.
-
Los efectos visuales de las luces láser son muy usados en la música electrónica.
-
Los láseres pueden ser muy pequeños (como los de los CD) o muy grandes (como los usados en investigación).
Véase también
En inglés: Laser Facts for Kids
- Anexo:Cronología del láser
- Cirugía láser
- Espectro visible
- Diodo láser
- Máser
- Antiláser
- Láser azul
