El láser está tan profundamente incrustado en la vida cotidiana, desde escáneres de códigos de barras hasta comunicaciones de fibra óptica y dispositivos médicos, que es fácil olvidar sus orígenes se encuentran en una serie de descubrimientos científicos fundamentales que abarcan más de un siglo.El viaje desde las primeras hipótesis sobre la luz al primer láser operativo en 1960 fue pavimentado por ideas sobre la invención electromagnetismo, la mecánica cuántica, la estructura atómica, y la naturaleza de los rastros estimulados.

El entendimiento clásico de la luz

Antes de la era cuántica, la luz se entendía principalmente como un fenómeno de onda. En el siglo 17, Christiaan Huygens propuso una teoría de ondas sofisticadas, pero fue sobresellado por un siglo por la vista corporal de Isaac Newton, que interactuó la luz como un flujo de partículas pequeñas.

Inicio cuántico y el Foton

En el siglo XX, la teoría de las ondas clásicas se collided con datos experimentales que no podría explicar, sobre todo el espectro de la radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico. En 1900, Max Planck demostró que el espectro de los cuerpos sembrados sólo podría describirse con precisión si él suponía que la energía electromagnética se emitía y absorbía en paquetes discretos, o quanta.

Estructura atómica y niveles de energía cuantificados

En 1913, Bohr propuso que los electrones orbiten el núcleo en niveles de energía distintos y estables y que podrían saltar de un nivel a otro sólo absorbiendo o emitiendo un fotones cuya energía coincide exactamente con la diferencia entre los niveles. Este modelo simple explicó con éxito las líneas espectrales del hidrógeno e introdujo el concepto fundamental de estados de energía cuantificados dentro de los átomos.

Idea revolucionaria de Einstein: Emisión estimulada

El salto intelectual más crítico hacia el láser llegó en 1917, cuando Einstein publicó su papel "Zur Quantentheorie der Strahlung" (sobre la teoría cuántica de la radiación). En él, analizó el equilibrio termodinámico entre un gas de átomos y la radiación electromagnética, y concluyó que tres procesos fundamentales deben gobernar la interacción: absorción, emisión espontánea, y —por primera vez—

El desafío de la inversión en población

Para estimular la emisión a dominar sobre la absorción y producir una amplificación neta, debe haber más átomos en un estado excitado que en un estado de energía inferior, una condición llamada inversión de población. En equilibrio térmico, las estadísticas Boltzmann aseguran que los estados de energía inferiores son mucho más poblados, por lo que cualquier foton entrando en un medio es mucho más probable que para desencadenar un gemelo.

El Máster: Amplificación de las microondas por Emisión Estimulada

El avance llegó en 1954, cuando Charles Townes, James Gordon, y Herbert Zeiger en la Universidad de Columbia construyeron el primer mástil: la amplificación de microondas por la emisión estimulada de radiación. Utilizaron un campo eléctrico para separar un rayo de moléculas de amoníaco en un estado vibratorio excitado de los que estaban en el estado del suelo, creando una inversión de la población, y luego dirigió las moléculas excitadas en un cavity sintonizado

De Maser a Máster Óptico

Los pueblos, junto con su cuñado y futuro Premio Nobel Arthur Schawlow, abordaron el problema con cabeza. En su papel histórico de 1958, "Los másteres infrarrojos y ópticos", propusieron utilizar una moneda Fabry-Pérot etalon, dos espejos paralelos, como la cavidad resonante, con un espejo hecho parcialmente transparente para dejar coherente

La primera luz: Laser de Ruby de Maiman

El modelo de la línea de la luz de la serie de la serie de la serie de la serie de la serie de la serie de la serie de la serie de la serie de la serie de la serie de sesiones de la Comisión de la Policía de Nueva York, el proyecto de la Comisión de la Mujer y la Cooperación en Europa, el cual se basa en la aplicación de la ley.

Una explosión de tipos láser

Los equipos de control de metales de alta calidad, que se han convertido en un sistema de radio de alta calidad, han sido diseñados para el uso de la energía de los equipos de control de metales.

Cómo funciona un láser: Los tres elementos esenciales

Sin importar el tipo específico, cada láser consiste en tres componentes básicos: un medio de ganancia, una fuente de bomba y un resonador óptico. El medio de ganancia es el material activo: gas, cristal, semiconductor o fibra de malla de ancho, en el que se crea una inversión de población. La bomba proporciona la energía para elevar átomos o moléculas en estados excitados; métodos comunes incluyen flashes, corrientes ópticas,

Aplicaciones Transformativas A través de la Sociedad

El alcance del láser es amplio y continúa profundizando. En la medicina, los láseres tienen una ophthubialmología reencarnizada a través de tratamientos LASIK y retina, activaron cirugías precisas, mínimamente invasivas, y se convirtieron en herramientas estándar en dermatología, odontología y oncología.

Un legado de investigación fundamental

La invención del láser se sitúa como un monumento al poder de la ciencia impulsada por curiosidades. Ningún científico inventó el láser solo; más bien, surgió de una cadena de ideas que se remontan a las ecuaciones de Maxwell, el quanta de Planck, la emisión estimulada de Einstein, el átomo de Bohr y la ingeniería de microondas de la era de la posguerra.