Apro la discussione sul laser dicendo innanzi tutto cos'é. Se inserisco qualche castroneria siete pregati di farmelo sapere (magari senza lapidarmi).
Con laser viene identificato un tipo di radiazione elettromagnetica con alcune particolari proprietà, ma spesso si identifica anche la sorgente in grado di emettere radiazione laser.
Cosa significa "radiazione laser"? Innanzi tutto non ho parlato di luce laser, perché con luce viene normalmente indicata una radiazione elettromagnetica visibile, mentre fra i laser vi sono anche quelli in grado di emettere radiazioni non visibili (es. il laser da taglio, impiegante anidride carbonica, emette nel campo dell'infrarosso).
Per spiegare cos'é il laser occorre introdurre qualche concetto di chimica/fisica.
Volendo descrivere in modo molto schematico l'atomo lo si può equiparare ad un sistema solare di ridotte dimensioni, formato da un nucleo (il sole) centrale e da uno o più elettroni (i pianeti) che orbitano attorno al nucleo.
Considerando un atomo stabile (non radioattivo) e in condizioni di non eccitazione si ha che gli elettroni ruotano attorno al nucleo ad una distanza definita. Quando l'atomo viene sottoposto ad una fonte di energia (radiazione elettromagnetica, calore, corrente elettrica ecc.) gli elettroni immagazzinano questa energia e iniziano ad orbitare ad una distanza dal nucleo maggiore. Le orbite su cui gli elettroni possono muoversi non sono però infinite, nel senso che ogni tipo di atomo ha dei "gradini di energia" in cui l'elettrone può orbitare.Praticamente se la quantità di energia non é sufficiente a portare l'elettrone al gradino superiore, questo resta nell'orbita più bassa. Questa situazione di elettrone su un'orbita superiore é però instabile e gli elettroni tendono a ritornare nell'orbita bassa restituendo l'energia in eccesso sottoforma di fotone/radiazione elettromegnetica.
La lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica emessa é dipendente dalla quantità di energia immagazzinata, quindi dall'ampiezza del gradino di energia e, di conseguenza, dal tipo di elemento chimico usato, dato che ogni tipo di atomo ha delle orbite possibili ben definite.
Quello sopra descritto é il principio su cui si basano le sorgenti elettromagnetiche sia di tipo laser, detta anche radiazione coerente, (laser a gas, a semiconduttore, a rubino ecc.) sia di tipo non coerente (lampade a scarica di gas, led ecc.).
La differenza fra radiazione coerente e non coerente é che la prima é più "ordinata" e "precisa".
Cosa significa? Una radiazione elettromagnetica può essere rappresentata come un'onda sinusoidale. Considerando, per semplicità, di sottoporre ad una fonte di energia 2 soli atomi si avrà che ognuno di essi emetterà una radiazione ad una determinata lunghezza d'onda, come spiegato in precedenza.
Le radiazioni emesse da ogni atomo possono avere stessa lunghezza d'onda oppure avere lunghezze d'onda diverse.
In quest'ultimo caso si parla di radiazione non coerente, dato che le 2 singole radiazioni, sovrapponendosi, daranno un'onda risultante dall'andamento abbastanza imprevedibile, dato che le 2 singole onde non sono sovrapponibili e quindi sommandole si otterrà qualcosa di irregolare.
Se le 2 radiazioni hanno invece lunghezza d'onda uguale si possono avere 2 condizioni diverse:
1) Le radiazioni sono perfettamente in fase
2) Le radiazioni sono sfasate
Nel caso 1 si avrà che la risultante é una radiazione coerente, dato che le radiazioni fornite dai singoli atomi, interferendo fra di loro, daranno come risultante la somma di tutte le ampiezze, quindi, sostanzialmente, una radiazione ad elevata energia.
Nel caso 2 l'interferenza sarà non necessariamente additiva (nel caso più svantaggioso in cui le 2 radiazioni di origine sono sfasate di 180° si avrebbe una risultante nulla, quindi una radiazione con ampiezza pari a 0), quindi anche in questo caso la radiazione emessa non sarà coerente.
Volendo riepilogare approssimando le cose si può dire che una sorgente laser a luce visibile emette un solo colore (una sola lunghezza d'onda), mentre una sorgente non coerente ne emette più di una.
Supponiamo ad esempio di confrontare la luce emessa da un led rosso con quella fornita da un diodo laser dello stesso colore.
Se andassimo ad analizzare lo spettro emesso ci accorgeremmo che mentre il led emette una luce rossa formata da diverse radiazioni rosse con lunghezza d'onda simile ma in numero più o meno elevato, il laser ne emetterebbe una composta solo da una lunghezza d'onda ben precisa.
Questa particolarità permette di focalizzare il laser in modo molto preciso, dato che qualsiasi lente convergente dà il massimo risultato quando i raggi di luce che l'attraversano hanno tutti la stessa lunghezza d'onda (il punto focale si sposta in base alla lunghezza d'onda, quindi focalizzando perfettamente la radiazione rossa si ha che le radiazioni verde/blu/violetto si sfuocano).
L'elevata focalizzazione del laser ne consente l'impiego in tantissimi campi dove occorre un'elevata quantità di energia per unità di superficie (es. campo medico dove può sostituire il bisturi in vari casi o in meccanica per la lavorazione di materiali senza asportazione di trucioli) oppure come sistema di puntamento molto preciso, dato che il fascio generato é affetto da una bassa divergenza (sostanzialmente il punto generato ha dimensioni quasi costanti anche allontanandosi dalla sorgente laser, al contrario della luce non coerente che tende ad allargarsi velocemente).
I parametri principali che identificano un laser sono 4: la lunghezza d'onda della radiazione emessa (colore nel caso del visibile), potenza del fascio emesso, divergenza (angolo di allargamento del fascio) e tipo di materiale usato (esistono laser a gas, a liquidi, a cristalli, a semiconduttore ecc.)
Spero di essere stato preciso e abbastanza chiaro.
