Laser

O laser é um dispositivo físico que emite um feixe de luz com propriedades diferentes da luz comum. Ele é uma das maiores invenções da Física, tendo sido criado a partir de conhecimentos da Física Quântica e da Óptica. Ele é capaz de controlar como os átomos que estão energizados vão liberar os fótons, através do emprego do fenômeno da emissão estimulada.

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Resumo sobre o laser

• O laser é uma tecnologia que emprega a Física Quântica e a Óptica para o seu funcionamento.
• Os tipos de laser são a gás, de estado sólido, líquidos (de corante) ou semicondutores (diodo).
• A luz laser é monocromática, direcional e coerente.
• O laser é usado na Medicina, Física, Química, Estética, Arquitetura, Engenharia e muitas outras áreas.
• O laser funciona através da emissão estimulada.
• Dependendo da potência do laser podemos cortar e gravar diferentes tipos e espessuras de materiais.
• O físico Theodore Maiman (1927-2007) foi quem criou o primeiro laser funcional.

O que é laser?

Laser é um dispositivo físico que emite um feixe de luz com propriedades diferentes da luz comum. A palavra “laser” é a sigla de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (em português, Amplificação de Luz por Emissão Estimulada de Radiação).

Tipos de laser

Existem quatro tipos de laser: lasers de estado sólido, lasers a gás, lasers líquidos e lasers semicondutores, que se diferenciam quanto ao meio do laser.

• Lasers a gás: são aqueles que usam um meio gasoso ou mistura de gases (como dióxido de carbono e argônio) para gerarem o feixe de luz.
• Lasers de estado sólido: são aqueles que usam um meio sólido (como cristais ou vidros) para gerarem o feixe de luz.
• Lasers líquidos (laser de corante): são aqueles que usam um meio líquido (como corante orgânico) para gerarem o feixe de luz.
• Lasers semicondutores (laser diodo): são aqueles que usam meios semicondutores (como uma junção semicondutora) que, quando atravessados por uma corrente elétrica, geram o feixe de luz.

Propriedades do laser

As propriedades da luz laser são: monocromática, direcional e coerente.

• Monocromática: a luz laser é dotada de um único comprimento de onda.
• Direcional: o feixe de luz laser se propaga na mesma direção e com o mínimo de dispersão.
• Coerente: as ondas de luz laser estão na mesma fase (com crista e vale alinhados), sincronizados.

Para que serve o laser?

O laser é utilizado em diversas áreas, tais como Medicina, Física, Química, Estética, Arquitetura, Engenharia e muitas outras. Pensando nisso, selecionamos algumas situações em que se pode empregar os lasers:

• tratamento de rugas, estrias, celulite, flacidez, melasma, manchas de acne;
• remoção de pelos e tatuagens;
• medição de distâncias;
• holografia;
• espectroscopia;
• transmissão de informações por fibra óptica;
• cirurgias oftalmológicas;
• cirurgias odontológicas;
• procedimentos minimamente invasivos;
• tomografia de coerência óptica (OCT).

Como funciona o laser?

O laser funciona quando o seu feixe de luz é monocromático, direcional e coerente. Para que isso ocorra é necessário que aconteça o fenômeno de emissão estimulada e que ele seja maior que a absorção espontânea do fóton pelo elétron.

No fenômeno da emissão espontânea, quando um átomo recebe determinada quantidade de energia, luz ou eletricidade, o seu elétron passa de um nível de energia fundamental para um nível excitado (órbita de maior energia). Após um tempo ele retorna ao seu estado fundamental; quando isso ocorre, temos a liberação de energia em forma de fóton.

No fenômeno da emissão estimulada, temos a incidência de um fóton sobre um elétron no estado de energia excitado; com isso, ele libera outro fóton, com as mesmas propriedades do fóton que incidiu sobre ele. Assim, nesse processo, tivemos a liberação de dois fótons.

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Potência do laser

A potência do laser influencia na sua utilização, permitindo, por exemplo, cortar e gravar em diferentes tipos e espessuras de materiais. Pensando nisso, selecionamos as funções capazes de realizar um laser de diodo de acordo com sua potência.

História do laser

Em 13 de novembro de 1957, o físico Gordon Gould (1920-2005) escreveu o trabalho "Alguns cálculos aproximados sobre a viabilidade de um LASER: amplificação de luz por emissão estimulada de radiação". No mesmo ano, o físico Charles Townes (1915-2015), conversando com o físico Arthur Schawlow (1921-1999), contou sobre como desenvolver um tipo de laser, igual à ideia de Gould, contudo Townes patenteou a ideia e Gould apenas registrou um caderno.

Em 1960, o físico Theodore Maiman (1927-2007) criou o primeiro laser funcional.

Em 1964, Townes e os físicos Aleksandr Prokhorov (1916-2002) e Nicolay Basov (1922-2001) receberam o Prêmio Nobel de Física pelo desenvolvimento da teoria do laser. E em 1981, Schawlow também ganhou o Prêmio Nobel pelos seus avanços nos estudos a respeito do laser. Enquanto isso, Gould não recebeu nada; somente em 1985, depois de muita luta na justiça dos EUA, Gould obteve 20% dos direitos sobre a patente do laser, equivalente a US$ 46 milhões.

Ainda não é consenso na comunidade científica quando se iniciou o estudo do príncipio de funcionamento do laser, mas a maioria dos cientistas acredita que foi em 1917, quando o físico Albert Einstein (1879-1955) estudava sobre a emissão estimulada de radiação na pesquisa “Sobre a teoria quântica da radiação”.

Fontes

BAGNATO, Vanderlei Salvador. Os fundamentos da luz laser. Física na escola, v. 2, n. 2, p. 4-9, 2001. Disponível em: https://repositorio.usp.br/directbitstream/58b164ea-e716-4879-be6c-2c0c8700e643/PROD007611_1214929.pdf.

BBC. Como a invenção do laser gerou um conflito que durou 30 anos. BBC, 2019. Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/internacional-49943082.

xTool. Entendendo a diferença entre potências do laser: como escolher a ideal para você. xTool, 2024. Disponível em: https://blog.myxtool.com.br/entendendo-a-diferenca-entre-potencias-dos-laser-como-escolher-a-ideal-para-voce/.

Welle Laser Tecnology. Emissão estimulada – o segredo do raio laser. Welle Laser Tecnology, 2018. Disponível em: https://wellelaser.com/emissao-estimulada-o-segredo-do-raio-laser/.