¿Cómo
funciona el rayo laser?
Esc. Secundaria técnica #2
Ciencias 2
Integrantes:
Cielo de María Martínez Perez#24
Manuel Alejandro Lugo Galaz #23
Alejandra Mendoza Soto #25
Cynthia Janeth Sanchez Rodríguez #40
Flor Denisse Verdín Martínez #45
Profra. María Flor Carbajal
Junio del 2012
Introducción
El rayo laser es un sistema de amplificación de la luz que
produce rayos coincidentes de enorme intensidad, los cuales presentan ondas de
igual frecuencia que siempre estan en fase.
Como este rayo producido es coincidente, puede ser utilizado para llevar
cualquier tipo de señal, ya sea música (como en los discos
compactos), voz humana, una imagen de televisión, etc.
Planteamiento
El laser es un dispositivo electrónico que amplifica un haz de
luz de extraordinaria intensidad. Se basa en la excitación de una onda
estacionaria entre dos espejos, uno opaco y otro traslúcido, en un medio
homogéneo. Como resultado de este proceso se origina una onda luminosa
de múltiples idas y venidas entre los espejos, que sale por el
traslúcido
Objetivo
Nuestro objetivo es saber bien el origen del rayo laser, para que sirve,
cual sería su función principal, donde es que lo utilizan,
como por ejemplo lo que es en una profesión. Saber qué
función de este, perjudica al ser humano .Que tipo de laser existe y
cual es el mas efectivo para ayudarnos.
Hipótesis
Nosotros creemos que el rayo laser funciona para ver cosas que no podemos ver
normalmente, pensamos que se explicara cual es la forma que se maneja,como se
creo, en que beneficia y en que perjudica.
Los rayos laser
Definición:
El rayo laser es un sistema de amplificación de la luz que
produce rayos coincidentes de enorme intensidad, los cuales presentan ondas de
igual frecuencia que siempre estan en fase.
Como este rayo producido es coincidente, puede ser utilizado para llevar
cualquier tipo de señal, ya sea música (como en los discos
compactos), voz humana, una imagen de televisión, etc.
Un poco de historia:
Todo se remonta a 1917, cuando Albert Einstein descubrió que si se
estimulaban los atomos de una sustancia, estos podían emitir una
luz con igual longitud de onda.
Este proceso se conoce también como emisión estimulada. Sin
embargo para tener una plataforma capaz de producir un laser se requiere
amplificar esa emisión estimulada.
La palabra LASER es la sigla (en ingles): Ligth Amplification by Stimulated
Emission of Radiation, que traducido al español es: amplificación
de la luz por emisión estimulada de radiación.
En el año 1958, los físicos A. Schawlow y C. Hard Townes
describieron los principios del funcionamiento del laser y dos
años mas tarde, el estadounidense Theodore Maiman concretó
el primer proceso laser con un cristal de rubí.
Producción del rayo laser:
Se requiere un barra de rubí (posee en su interior atomos de
cromo dispersos como impurezas), en ambos extremos debe tener superficies
espejadas de las cuales una refleja el 100% de los rayos y las otra
aproximadamente 95% llamada superficie semirreflectante.
La barra de rubíes estimulada por fotones generados por el destello de
una lampara o tubo fluorescente con características determinadas.
El rubí libera fotones monocromaticos para descargar la
energía acumulada, un foton estimula la formación de otro idéntico,
produciéndose el fenómeno de clonación de los mismos.
Cuando estos fotones que se desplazan entre las dos superficies reflectantes
superan una determinada cantidad de energía, son liberados a
través de la superficie semirreflectante generando el rayo.
Se libera un rayo laser que tiene como característica el ser
coherente y compuesto por luz monocromatica (una sola longitud de onda).
Propiedades:
La radiación laser se caracteriza por una serie de propiedades,
diferentes de cualquier otra fuente de radiación
electromagnética, como son:
Monocromaticidad: emite una radiación electromagnética de
una sola longitud de onda, en oposición a las fuentes convencionales
como las lamparas incandescentes (bombillas comunes) que emiten en un
rango mas amplio, entre el visible y el infrarrojo, de ahí que
desprendan calor. La longitud de onda, en el rango del espectro
electromagnético de la luz visible, se identifica por los diferentes
colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, violeta), estando la luz blanca
compuesta por todos ellos. Esto se observa facilmente al hacer pasar un
haz de luz blanca a través de un prisma.
Coherencia espacial o direccionabilidad: la radiación laser
tiene una divergencia muy pequeña, es decir, puede ser proyectado a
largas distancias sin que el hazse abra o disemine la misma cantidad de
energía en un area mayor. Esta propiedad se utilizó para
calcular la longitud entre la Tierra y la Luna, al enviar un haz laser
hacia la Luna, donde rebotó sobre un pequeño espejo situado en su
superficie, y éste fue medido en la Tierra por un telescopio.
Coherencia temporal: La luz laser se transmite de modo paralelo en
una única dirección debido a su naturaleza de radiación
estimulada, al estar constituido el haz laser con rayos de la misma
fase, frecuencia y amplitud.
Tipos de Laser:
Existen numerosos tipos de laser que se pueden clasificar de muy
diversas formas siendo la mas común la que se refiere a su medio
activo o conjunto de atomos o moléculas que pueden excitarse de
manera que se crea una situación de inversión de población
obteniéndose radiación electromagnética mediante
emisión estimulada. Este medio puede encontrarse en cualquier estado de
la materia: sólido, líquido, gas o plasma.
El primer laser fue desarrollado por Maiman en 1960 utilizando como
medio activo un cristal cilíndrico de rubí. El laser de
gas de CO2, que emite en el rango del infrarrojo, es capaz de proporcionar
grandes potencias y presenta un gran rendimiento, por ello es el mas
usado.
Éste tipo de laser es utilizado en numerosas y diversas
aplicaciones, como por ejemplo en la manufactura industrial, comunicaciones,
soldadura y cortado de acero, entre otras.
Los laser de Ión Argon y Krypton son utilizados en las discotecas
ya que emiten en el rango del espectro visible.
El laser Nd:YAGpertenece al grupo de los laser de estado
sólido y emite también en el rango del infrarrojo, siendo
ampliamente empleado como en el tratamiento oftalmológico de las
cataratas, en medicina estética o en procesos industriales, como
tratamientos de superficie y mecanizados.
Los laser de diodo estan construidos con materiales
semiconductores son cada vez mas utilizados debido a sus ventajosas
características, como un menor tamaño y elevadas potencias de
trabajo. Sin embargo la calidad de salida del haz es menor que con
laser.
Aplicaciones:
La medición de distancias con alta velocidad y precisión fue una
aplicación militar inmediata después de que se inventara el
laser, para el lanzamiento de artillería o para el calculo
de la distancia entre la Luna y la tierra (384.403 km.), con una exactitud de
tan sólo 1 milímetro. También es utilizado en el
seguimiento de un blanco en movimiento al viajar el haz a la velocidad de la
luz.
Aplicaciones mas cotidianas de los sistemas laser son, por
ejemplo, el lector del código de barras, el almacenamiento óptico
y la lectura de información digital en discos compactos (CD) o en discos
versatiles digitales (DVD), que se diferencia en que éstos
últimos utilizan una longitud de onda mas corta (emplean
laser azul en vez de rojo). Otra de las aplicaciones son las
fotocopiadoras e impresoras laser, o las comunicaciones mediante fibra
óptica.
Las aplicaciones para un fututo próximo son los ordenadores
cuanticos u ópticos que seran capaces de procesar la
información a la velocidad de laluz al ir los impulsos eléctricos
por pulsos de luz proporcionados por sistemas laser. La fusión
por confinamiento inercial es la aplicación mas deseada ya que
permitiría el desarrollo de la fusión nuclear del
hidrógeno de una forma controlada, permitiendo la obtención de
una elevadísima cantidad de energía. Dicho proceso se produce en
el Sol y se obtuvo, aunque no de una forma controlada, en 1952, con la bomba
atómica de hidrógeno.
En la holografía, las ondas se solapan en el espacio o se combinan para
anularse (interferencia destructiva) o para sumarse (interferencia
constructiva) según la relación entre sus fases. Debido a la
relación especial entre los fotones del haz del laser, estos
rayos son considerados el mejor ejemplo conocido de efectos de interferencia
representados en los interferómetros y hologramas. La holografía
es utilizada para proporcionar imagenes en tres dimensiones.
También es utilizada como sistema de seguridad en las tarjetas de
crédito.
Dentro del procesado de materiales, el laser es utilizado en todas las
ramas (corte, soldadura, marcado microscópico, etc.) al poder ser
empleados en casi todos los materiales y tener una muy buena respuesta en el
resultado.
Las ventajas de los rayos laser en Medicina:
Una operación con rayos laser toma en realidad sólo
fracciones de segundos.
El paciente únicamente experimenta alguna sensación
extraña que nunca llega a describir como dolorosa; por ello es que no
necesita de ninguna anestesia en estos casos.
Otra ventaja es que no se producesangramiento alguno, ya que el laser
provoca la coagulación instantanea del area sobre la cual
se esta actuando, lo cual evita totalmente el riesgo de que se presenten
hemorragias, por pequeñas que estas puedan ser.
Como no se emplean instrumentos quirúrgicos en este tipo de
operación, las personas que son especialmente impresionables con los
instrumentos médicos, no se asustan; los cordones de fibra óptica
penden de la maquina la cual es manipulada por un operador. Estos
cordones vienen ya dirigidos a la lesión que debe ser tratada. El
individuo aprensivo, por lo tanto, apenas percibe los elementos que puedan
intimidarlo.
Puesto que todo el proceso se realiza sin la necesidad de recurrir a la
anestesia, ni se presentan los dolores postoperatorios, característicos de
las intervenciones quirúrgicas tradicionales, tampoco hay necesidad de
medicación. Por eso casi nunca se requiere la hospitalización,
que en todo caso sería muy breve; en la gran generalidad de los casos,
el paciente puede reanudar de inmediato sus actividades habituales.
Es muy importante saber que hoy ya se puede contar con estos nuevos
procedimientos tecnológicos en el campo de la Cirugía, sobre todo
en aquellas areas tan delicadas y peligrosas de manipulación,
como son el cerebro y la médula espinal. También es alentado
saber que por medio del rayo laser se pueden corregir defectos visuales
con los cuales antes estabamos condenados a vivir. Finalmente, las
personas preocupadas por proyectar siempre una buena apariencia física,
tienen que sentirse muycomplacidas al saber que con el rayo laser sed
pueden eliminar muchos defectos de la piel y que esas operaciones no dejan, a
su vez, ni huellas ni cicatrices. Y todo eso, sin dolor y sin las molestias
postoperatorias de unos días en el hospital.
De acuerdo con la intensidad de su luz, existen cuatro tipos diferentes de
rayos laser:
El medio, que se emplea para producir efectos antiinflamatorios y
analgésicos.
El quirúrgico (o rayo laser caliente), que se utiliza en
cirugía microscópica, coagulando y vaporizando los tejidos
enfermos que se desean eliminar, también puede servir como
bisturí o como una especie de soldador para unir los tejidos lesionados.
El diagnosticador, que se emplea para reconocimientos médicos y estudios
celulares de orden cualitativo y cuantitativo. Este tipo de rayo laser
es muy útil para detectar tumores mientras que los mismo se hallan en
las fases iniciales de su desarrollo.
El comunicador, que esta en proceso de perfeccionamiento en estos
momentos, y que servira en el futuro para alcanzar a pacientes que se
hallan a muchísimos kilómetros de distancia de las bases
médicas donde se encuentra instalado el rayo laser.
Los tratamientos con rayos laser de baja intensidad se emplean para
estimular los tejidos y disminuir el dolor y la inflamación de las zonas
afectadas.
También son efectivos al mejorar el flujo de la sangre y de los
líquidos linfaticos.
Reducen la producción de prostaglandinas (sustancias similares a las
hormonas), las cuales promueven la inflamación y causan dolor.Los rayos
laser de baja intensidad son empleados en el tratamiento de los
desgarramientos de músculos, afecciones de los ligamentos e
inflamaciones de los tendones y las articulaciones.
Los rayos laser de alta intensidad destruyen las células
directamente en el punto donde incide el rayo, dejando intactas las
células alrededor de esta area. Este es uno de los motivos por
los que son tan empleados en el tratamiento de algunos tipos de tumoraciones.
Asimismo, el rayo corta a través del tejido y, simultaneamente,
produce la coagulación de la sangre, lo cual lo convierte también
en un instrumento de cirugía sumamente efectivo.
En oftalmología:
El empleo de los rayos laser también es muy útil en el
tratamiento de la retinopatía causada por la diabetes (para evitar el
sangramiento de vasos sanguíneos anormales), para prevenir y tratar el
desprendimiento de la retina (al sellar pequeñas areas de
desgarramiento), y para destruir los tumores pequeños que puedan
desarrollarse en la retina.
Igualmente, el rayo laser se emplea para restaurar la visión,
cuando la misma se vuelve opaca después de la cirugía de
cataratas.
En ginecología:
Muchas veces los rayos laser son empleados para quitar la
obstrucción de las trompas de Falopio, eliminando el tejido de cicatriz
que se forma después de una situación de infección o de
esterilización.
También son empleados para destruir las células anormales del
cuello uterino.
Otros usos de los rayos laser:
Los rayos laser son empleados comúnmente para eliminar
pequeñas marcas denacimiento e inclusive tatuajes; los resultados en
este sentido pueden variar, pero son efectivos en la gran mayoría de los
casos.
Los tumores de la laringe, en su fases preliminares ,, pueden ser eliminados
con éxito mediante los rayos laser, sin que se dañen las
cuerdas vocales.
Desde luego, en la actualidad se consideran muchas otras aplicaciones para los
rayos laser, y entre sus usos esta la eliminación de la
placa que causa la ateroesclerosis en las arterias. La desintegración de
calculos de las vías urinarias. Y en un futuro, para eliminar
tumoraciones que sean inaccesibles en el interior del cerebro y de la
médula espinal.
Grafica
Resultados
Conclusión
Con esto concluimos que el rayo laser es nada mas y nada menos un
haz de luz muy concentrado.
Para dar una idea de lo que es un laser, es como si tomaras un foco luminoso
(por ejemplo una lampara) y la hagas pasar por una especie de embudo, y
de esta forma se logra un haz de luz mas agudo.
Esto es solo un ejemplo para dar una idea como se forma el laser, este ejemplo
no funciona realmente.
Un método muy común para formar un laser, es la de poner un foco
luminoso dentro de una caja espejada en su interior, y a su vez se encuentra
dividida por dentro por una pared espejada. Un lado de la caja y dicha pared
estan perforadas con un agujero muy chiquito. Cuando la lampara se encienda, la
luz empezara a 'rebotar' dentro de la caja, hasta que su direccion
coincida con la direccion de la recta formada por dichos agujeros.
Anexas
Evidencias
