Láseres: La física detrás de la luz que domina Venezuela | ORBITECH

¿Qué es un láser y por qué es especial?

Un láser emite luz coherente: todas las ondas están en fase y viajan juntas como un ejército perfecto.
Piensa en un coro cantando al unísono vs. un estadio gritando cada quien por su lado
Coherencia espacial permite enfocar el láser en un punto microscópico para cortar o grabar.
Como un láser pointer que marca el pizarrón a 10 m sin dispersarse
Coherencia temporal permite pulsos ultracortos (attosegundos) usados en electrónica moderna.
Tan rápido que congela el movimiento de los electrones en un átomo

En un láser, los electrones en átomos son "bombeados" a niveles altos de energía con electricidad o luz.
Como cargar una batería con energía
Cuando un fotón con la energía exacta pasa cerca, estimula la caída del electrón emitiendo otro fotón idéntico en fase y dirección.
Efecto dominó perfecto: un fotón entra, dos fotones salen
Los fotones rebotan entre espejos hasta formar un haz intenso que escapa por uno parcialmente reflectante.
Como gritar en un túnel con eco hasta que el sonido se vuelve ensordecedor

E = h \cdot ν

Láser de He-Ne (helio-neón): rojo, 632.8 nm, usado en apuntadores y espectroscopía escolar.
El clásico láser rojo de los laboratorios de física en liceos venezolanos
Láser de diodo: pequeño, eficiente, en lectores de códigos de barras y controles remotos.
El que hace "clic" en el supermercado cuando pasas el producto
Láser de CO₂: infrarrojo, corta metales y tejidos, usado en talleres de Valencia y Barquisimeto.
El "cuchillo láser" de las fábricas de muebles en el estado Lara
Láser de fibra óptica: transmite datos a velocidad luz en la red de CANTV y Movistar.
Las "venas de luz" que llevan internet a tu casa en Caracas

P = \frac{E}{t}

Medicina: cirugías con láser en clínicas privadas de Caracas (cirugía refractiva, dermatología).
El láser que te quita las gafas en menos de 10 minutos
Industria: corte de láminas de acero en talleres metalmecánicos de Maracaibo y Valencia.
Precisión de 0.1 mm para piezas de motores y estructuras
Telecomunicaciones: fibra óptica con láseres infrarrojos transmitiendo datos a 10 Gbps.
Como enviar 100 películas en HD en un segundo
Seguridad: sensores láser en semáforos inteligentes de Barquisimeto y alarmas perimetrales.
El haz invisible que detecta intrusos en urbanizaciones caraqueñas
Entretenimiento: punteros láser en conciertos y efectos especiales en el Poliedro de Caracas.
La luz que ilumina el escenario como si fuera ciencia ficción

Energía de un fotón láser: $E = h \cdot ν = \frac{h \cdot c}{λ}$ donde $h = 6.626 \times 10^{- 34} J \cdot s$ $E = h \cdot ν = \frac{h \cdot c}{λ}$
Si te dan la longitud de onda en nm, conviértela a m multiplicando por $10^{- 9}$
Potencia del láser: $P = \frac{E}{t}$ donde $E$ es energía en julios y $t$ en segundos. $P = \frac{E}{t}$
Un láser de 5 mW tiene potencia de 0.005 W = 5 $\times$ 10^{-3} W
Longitud de onda en función de la frecuencia: $λ = \frac{c}{ν}$ con $c = 3 \times 10^{8} m/s$ $λ = \frac{c}{ν}$
La velocidad de la luz es constante: $c = 300000 km/s$

E = h \cdot ν = \frac{h \cdot c}{λ}

1917: Albert Einstein predice la emisión estimulada en su teoría de radiación.
El abuelo teórico de los láseres modernos
1954: Charles Townes y Arthur Schawlow crean el máser (microondas), base del láser.
El "abuelo" del láser, pero con microondas en vez de luz visible
1960-05-16: Theodore Maiman construye el primer láser funcional en Hughes Research Labs (EE.UU.).
¡El primer láser funcionó con un cristal de rubí rosado!
1960s: Gordon Gould acuña el término "LASER" y desarrolla láseres de gas y sólidos.
Gould luchó 30 años por patentar su invento ¡hasta que ganó!
1970s-actualidad: Los láseres se masifican en medicina, industria y electrónica.
Hoy llevas un láser en el bolsillo: el puntero de tu teléfono

Un láser rojo típico tiene longitud de onda de 650 nm y potencia de 1-5 mW.
El láser pointer que usas en el liceo tiene esta potencia
La velocidad de la luz en el vacío es $c = 3 \times 10^{8} m/s$ exactamente. $c = 3 \times 10^{8} m/s$
Usa este valor en todos los problemas de láseres
La constante de Planck es $h = 6.626 \times 10^{- 34} J \cdot s$ . $h = 6.626 \times 10^{- 34} J \cdot s$
Memoriza este valor: es clave en física cuántica
Los láseres infrarrojos (1064 nm) se usan en cirugías oftalmológicas por su penetración en tejidos.
El láser que corrige tu miopía trabaja en esta longitud de onda

1960-05-16: Primer láser funcional construido por Theodore Maiman: Usó un cristal de rubí y demostró la emisión estimulada de radiación por primera vez en la historia
Láser de He-Ne: 632.8 nm, rojo, usado en apuntadores y espectrómetros escolares: Potencia típica: 0.5 a 5 mW, vida útil de 20 000 horas en condiciones ideales
Láser de CO₂: 10.6 µm, infrarrojo, usado en corte industrial y cirugía: Potencia de 10 W a 100 kW, capaz de cortar acero de hasta 25 mm de grosor
Velocidad de la luz: $3 \times 10^{8} m/s$ exactamente en el vacío: Este valor es constante y se usa en todas las fórmulas de láseres