A cura di Carpinteri Leonardo 4b elettronica E.Fermi LASER

COSA E’ UN LASER Il laser è un dispositivo in grado di emettere un fascio di luce coerente, monocromatica e, con alcune eccezioni, concentrata in un raggio rettilineo estremamente collimato attraverso il processo di emissione stimolata. Inoltre la luminosità delle sorgenti laser è elevatissima a paragone di quella delle sorgenti luminose tradizionali.

CARATTERISTICHE Direzionalità Al contrario delle sorgenti elettromagnetiche tradizionali il laser permette di emettere la radiazione in un'unica direzione. Più precisamente l'angolo solido sotteso da un fascio laser è estremamente piccolo; una buona descrizione della propagazione e collimazione di un fascio laser è data dall'ottica dei fasci gaussiani. Questa caratteristica viene sfruttata in diversi ambiti, per esempio permette di trattare le superfici in maniera estremamente accurata (litografia, CD, etc.). Monocromaticità L'allargamento della banda di emissione è dato dalla larghezza naturale e dall'effetto Doppler (che può essere eliminato o comunque contenuto parecchio). In spettroscopia si sfrutta questa caratteristica per ottenere spettri ad alta risoluzione. Sarebbe molto difficoltoso ottenere gli spettri Raman senza questa caratteristica dei laser. Brillanza Nei laser la quantità di energia emessa per unità di angolo solido è incomparabilmente più elevata rispetto alle sorgenti tradizionali. In particolare è elevato il numero di fotoni per unità di frequenza. Questa caratteristica è diretta conseguenza delle due precedentemente citate. Grazie a questa caratteristica si ha la possibilità di osservare fenomeni particolari, come per esempio l'assorbimento a molti fotoni. L'elevata intensità ha trovato anche diverse applicazioni tecnologiche, per esempio nel taglio dei metalli. Coerenza Mentre nell'emissione spontanea ogni fotone viene emesso in maniera casuale rispetto agli altri, nell'emissione stimolata ogni fotone ha la stessa fase del fotone che ha indotto l'emissione. La fase viene quindi mantenuta nel tempo e nello spazio. Impulsi ultra-brevi Con diverse tecniche è possibile costruire laser che emettano pacchetti di onde estremamente stretti nel dominio del tempo, attualmente si è giunti allo sviluppo di impulsi dell'ordine delfemtosecondo.

Principio di funzionamento I primi laser utilizzavano come materia prima un rubino (una pietra di coloro rosso intenso).Posto fra due specchi paralleli e circondato da un tubo di vetro che produceva scariche luminose di tipo impulsivo

Dove possiamo usare i laser Il laser viene utilizzato nella tecnica in una gran varietà di apparecchiature: Nelle telecomunicazioni e nelle reti di computer viene utilizzato per trasferire enormi quantità di dati attraverso le fibre ottiche nelle rispettive comunicazioni ottiche. Viene utilizzato come elemento di lettura nei player di CD e DVD e per la scrittura nei masterizzatori. È inoltre alla base di visioni di ologrammi nell'ambito della tecnica di foto 3D detta olografia.

Laser in ambito industriale In ambito industriale il laser viene utilizzato per tagliare o saldare lamiere in metallo anche di elevati spessori. Nel settore del packaging è utilizzato (generalmente in abbinamento ad una testa galvanometrica)per marcare date di scadenza, codici a barre e altre informazioni o per realizzare tagli ed incisioni. In metrologia grazie ai laser si possono effettuare delle misure di estrema precisione nel campo che va dai micron alle decine di metri. In campo edile vengono utilizzate sempre più spesso livelle laser. Si realizzano puntatori per armi, o più pacificamente, per conferenze. Enormi laser permetteranno forse in un prossimo futuro di ottenere reattori nucleari a fusione efficienti.

Laser in uso militare Nel settore militare i laser vengono utilizzati come componente dei sistemi di puntamento, ma il loro uso come arma offensiva o difensiva non è diffuso. I laser hanno ricevuto spesso ingenti fondi, ma i risultati ottenuti sono piuttosto modesti. I comandi militari hanno richiesto sistemi laser di elevata potenze (100 kW almeno) e maneggevoli, cioè apparecchiature trasportabili su mezzi cingolati o su gomma.

Laser a livello chimico-fisico Il Laser viene utilizzato anche per manipolare la materia a livello atomico. Il laser può essere utilizzato per saldare, dividere o forare elementi a livelli atomici, inoltre viene spesso utilizzato per raffreddare i composti a temperature prossime allo zero assoluto (qualche milionesimo di kelvin sopra lo zero assoluto). Il raffreddamento si ottiene illuminando la materia con i fotoni, sotto opportune condizioni gli atomi assorbono il fotone e ne emettono uno a energia superiore perdendo di conseguenza energia. Si sta studiando la possibilità di utilizzare queste tecniche per raffreddare i semiconduttori.

Laser negli spettacoli Il laser può essere infine utilizzato nel mondo dello spettacolo per realizzare show, far comparire scritte o figure, animazioni. Un utilizzo che si presta a utilizzi in spazi interni, e soprattutto esterni 

Laser in settore automobilistico Nel 2014 il laser entra a far parte dei vari sistemi di illuminazione utilizzati sulle automobili (alogeno, xeno, led). Le prime case automobilistiche ad usare questo sistema sono l'Audi, montandolo sulla Audi R18 e-tron Quattro Laserlight, ovvero l'auto utilizzata dal team Audi nel campionato Endurace, e dalla BMW, che monta le luci al laser sulla BMW i8, autovettura elettrica della casa bavarese. Esse illuminano fino a 600 metri con un consumo di circa 10 Watt garantendo così una visibilità ottimale della strada fino a 250 km/h.

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