Laser de Rubi

(Ruby Laser)

        Ante de explicar o funcionamento do laser de Rubi é interessante explicar o funcionamento do laser em geral. O laser, abreviação para "light amplification by stimulated emission of radiation" (amplificação de luz por emissão estimulada de radiação), é um tipo de luz diferente das outras luzes, especialmente das incandescentes que temos em casa.

        Emissores de luzes convencionais, como uma lâmpada incandescente emitem raios eletromagnéticos de diversas freqüências e comprimentos de onda sendo assim uma fonte emissora não-coesa. Na ilustração abaixo podemos observar as ondas de diversas propriedades sendo emitidas por uma lâmpada:

        Como a freqüência é o que define a cor de um feixe de luz, a luz emitida por lâmpadas incandescentes geralmente aproximam-se do branco já que emite inúmeros feixes de freqüências variadas. Esses feixes "combinam-se" apresentando, finalmente, algo próximo do branco.

        No caso do laser a luz é coesa e apresenta um feixe uniforme tanto no tocante à direção como no que diz respeito à freqüência e comprimento de onda. Essa uniformidade é obtida através do processo chamado radiação de emissão estimulada.

        Para se conseguir uma emissão estimulada de radiação inicialmente precisa-se de um meio material que irá emitir essa radiação. Devido às propriedades desses materiais os lasers atuais utilizam-se basicamente de rubis, gases e cristais.

        Três tipos de interações podem ocorrer entre o átomo dos materiais acima citados (material emissor) e o estímulo (geralmente "flashes" de luz). O átomo do material emissor, no nosso caso o rubi sintético, encontram-se naturalmente em seu estado de estabilidade (baixa energia), ou seja, com seu elétron mais externo no sub-nível de energia mais baixa (mais afastado no núcleo). Quando o átomo encontra-se neste estado pode ocorrer o primeiro tipo de interação que é a absorção da luz, excitando, assim,  o átomo  e deixando-o em seu estado energizado. Em oposição à esse caso o átomo pode encontrar-se energizado e espontaneamente emitir luz para descarregar-se. A terceira possibilidade é a que nos interessa e refere-se ao caso onde o átomo é estimulado pela presença de luz à pular para seu estado de baixa energia emitindo luz adicional.

        A emissão espontânea não é afetado pela presença de luz e ocorre em uma escala de tempo característica do estado envolvido. Na emissão estimulada a luz emitida tem a mesma freqüência e direção da luz que realizou o estímulo.  Essa é a propriedade fundamental em que o funcionamento do laser se apóia. Dessa maneira, para que o laser funcione corretamente a emissão estimulada deve predominar em relação a emissão espontânea e a absorção.

     Funcionamento do Laser de Rubi

        No laser de rubi sintético  barra de rubi está localizada entre dois espelhos sendo que um deles (da extremidade emissora  do feixe) é transparente o suficiente para deixar que parte do feixe saia. Esses espelhos são necessários porque, como visto, para a emissão espontânea necessitamos de luz de igual característica à emitida, assim o emissor de "flashes" energiza o rubi, que em seguida  emite os primeiros feixes de laser. Em seguida esses feixes ficam parcialmente aprisionados entre os espelhos e estimulam, continuamente, os átomos do rubi.

        Com o suprimento correto de  "flashes" consegue-se um feixe contínuo de laser através de emissão estimulada.

        Mostrar-se-á a seguir o funcionamento de uma aparelho de laser de rubi sintético passo-a-passo:

        1-> Inicialmente aciona-se o emissor de luz disposto em espiral ao redor do rubi sintético:

        2-> O emissor excita os átomos que previamente estava em estado de baixa energia:

        3-> Esses átomos espontaneamente descarregam-se e o feixe de laser por eles emitido fica parcialmente preso entre os espelhos da extremidade realizando a emissão estimulada:

        4-> O laser que não fica preso é emitido pela extremidade do espelho transparente:

        Esse tipo de laser encontra uma aplicação muito freqüente em leitura de código de barras em supermercados e nos atuais apontadores laser portáteis que facilitam muito as apresentações e palestras:

        Conclusão

       Ao fim desse trabalho espero ter conseguido transmitir, com o texto que elaborei, de forma simples e sintética o funcionamento do laser (em especial o de rubi). Gostaria de observar também que com essa nova idéia de divulgar o trabalho pela "web" sua elaboração torna-se muito mais interessante, já que, estimula o desenvolvimento em HTML assim como facilita sua divulgação entre colegas e professores.

        Página elaborada por Roberto Cesar Durscki n°37 ,para trabalho da disciplina física no curso de Eng. da Computação 2° ano, turma: B