Um laser é um dispositivo que emite luz através de um processo de amplificação óptica baseado na emissão estimulada de radiação eletromagnética. A palavra laser é um acrônimo para “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (Amplificação de Luz pela Emissão Estimulada de Radiação). Mas afinal, como funciona um laser? Para entender isso, é preciso explorar os conceitos fundamentais de física por trás deste aparelho.
O princípio da emissão estimulada
O funcionamento de um laser é baseado na emissão estimulada de fótons. Primeiramente, átomos ou moléculas no material de ganho (ativo) são excitados para um nível de energia mais alto. Esse processo é alcançado através de bombeamento óptico ou elétrico. Quando esses átomos excitados retornam para um nível de energia mais baixo, um fóton é emitido.
Se um fóton entra em contato com um átomo já excitado, o átomo é compelido a retornar ao seu estado de energia mais baixo e emitir um segundo fóton idêntico ao primeiro. Este processo é conhecido como emissão estimulada. Desta maneira, uma cascata de fótons com características idênticas é desencadeada, resultando em um feixe de luz coerente.
Resonador óptico
Um componente crucial no funcionamento de um laser é o resonador óptico. Tipicamente, consiste em dois espelhos colocados em posições opostas ao material ativo. Um dos espelhos é parcialmente reflexivo, permitindo a saída do feixe de laser enquanto mantém a amplificação de luz no interior.
Os fótons são refletidos de um lado para o outro entre os espelhos, passando repetidamente pelo material ativo e estimulando mais emissões de fótons. O resultado é a amplificação da intensidade da luz. Uma fração da luz é então liberada através do espelho parcialmente reflexivo, formando o feixe de laser que vemos.
Propriedades do feixe de laser
O feixe de laser é notável por suas propriedades únicas. Ele é altamente coerente, o que significa que possui um comprimento de onda bem definido e menor divergência angular. Essas características tornam o laser ideal para uma ampla gama de aplicações, desde corte e soldagem de materiais a procedimentos médicos e telecomunicações.
Conclusão: Como funciona um laser?
Em suma, o funcionamento de um laser baseia-se na emissão estimulada de fótons. Átomos no material ativo são inicialmente excitados. Em seguida, a emissão estimulada ocorre quando esses átomos excitados interagem com um fóton externo, gerando uma cascata de fótons idênticos. O resonador óptico amplifica a luz entre dois espelhos, com um feixe de laser sendo liberado através de um espelho parcialmente reflexivo. Estas características combinadas resultam em um feixe de luz coerente e altamente direcionado, com diversas aplicações práticas.
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