Laser: Luz Monocromática e Coerente

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O Laser e 
 
suas Aplicações 
Laser: o que é? 
 Sigla em inglês: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 
 
 Dispositivo que produz luz com as seguintes características: 
 Monocromática 
 Coerência espacial e temporal 
 Colimação 
 Alta intensidade 
 
Luz monocromática: o que é? 
C = λ / T = λ f 
 λ = C / f 
Absorção diferenciada e monocromaticidade 
Luz coerente (temporal): o que é? 
Propagação com a mesma fase 
Luz coerente (coerência espacial): 
o que é? 
Oscilação de E ou B no mesmo plano  luz polarizada 
Luz polarizada (coerência espacial): 
o que é? 
Luz colimada e intensa: o que é? 
Energia do Laser: representa a quantidade 
de luz Laser que está sendo depositada. 
Potência óptica do Laser: representa a taxa 
de Energia que está sendo depositada. 
Irradiância do Laser: é definida como a 
Potência útil do laser, dividida pela área 
irradiada. 
Diferença: Luz convencional x Laser 
 No Laser  fótons são idênticos e 
propagam-se em trajetórias para-
lelas (fótons são de cor pura); 
ondas em fase e luz polarizada. 
 
 
 
 Na luz convencional  fótons 
de comprimentos de onda 
diversos são emitidos e 
propagam-se de forma caótica, 
em todas as direções; também 
as ondas estão fora de fase e 
não são polarizadas. 
Histórico 
 1905: Albert Einstein e Max Planck  A luz é formada por pacotes 
discretos e bem determinados de energia denominados quanta de luz, 
também chamados de fótons. 
 
 
 
 Explicação do efeito fotoelétrico 
 Prêmio Nobel de Física (1922) E = h ˑ f 
Princípio do laser 
 Laser: é formado a partir de átomos excitados, que são submetidos a 
radiação; ainda é necessária, a 
 Inversão de População: Para que o laser produza luz, é preciso que o 
número de átomos no estado excitado seja maior que o número de 
átomos no estado fundamental 
 Emissão estimulada: Fóton pode estimular um átomo a passar para o 
estado fundamental emitindo outro fóton de mesma energia 
• O fóton emitido é igual sobre todos os aspectos, ao fóton que estimulou 
a emissão: mesma frequência, energia, fase, polarização e direção de 
propagação. 
 
Histórico 
 1953, PRIMEIRO MASER: Charles Townes e Jim 
Gordon; Nicolay Basov e Alexsander Prokhorov 
 o precursor do laser, o MASER (Microwave 
Amplification by Stimulated Emission of 
Radiation); 
 Radiação estimulada na faixa de micro-ondas 
(fora do espectro visível). 
Histórico 
 1954: Nikolai Basov e Aleksander Prokhorov  
trabalharam na criação de um oscilador quantum 
e resolveram o problema da emissão continua, 
utilizando duas fontes de energia, com níveis 
diferentes. 
 Nobel de 1964 
Histórico 
 1959: Gordon Gould  publicou o termo 
LASER no artigo: The LASER, Light 
Amplification by Stimulated Emission of 
Radiation 
 
• Sua tentativa de patentear o termo LASER 
em abril de 1959 foi negada pelo 
escritório de patentes dos estados unidos. 
 
• Patente foi concedida para Schawlow e 
Townes pelo MASER, criando a “guerra 
dos trinta anos de patente” 
Histórico 
 1960: Theodore Maiman desenvolve o primeiro laser 
no Hughes Research Lab. 
• Forte fonte de energia que excitava elétrons de um 
Rubi sintético para níveis de energia maiores  
emissão de fótons 
 
 
 
Há diversos tipos de Laser, mas todos seguem o mesmo princípio: 
 
 1. meio ativo, 
 2. fonte de energia, 
 3. ressonador. 
No caso do Laser de Rubi (Óxido de Alumínio, dopado com átomos de 
Cromo), o meio material tem a forma cilíndrica e os átomos de Cromo 
estão no estado fundamental (de menor energia) 
• O cilindro de Rubi é bombardeado por um fluxo de energia. 
• Os átomos de Cromo absorvem esta energia e vão ocupar outro 
estado mais energético. 
Os átomos de Cromo, que agora ocupam um estado de maior energia, 
não permanecem eternamente aí; ao voltarem, de forma espontânea, 
emitem fótons, em qualquer direção 
Mas basta que um único fóton seja emitido ao longo do Rubi, para 
desencadear a formação do Laser, a partir da emissão estimulada 
de radiação (mérito de Einstein). 
• Todos os fótons liberados no interior do Rubi são idênticos 
• Os fótons são rebatidos por espelhos posicionados nas laterais do meio. 
• Ainda, eles vão se chocar com mais átomos, liberando mais fótons. 
 
  Luz Amplificada por radiação estimulada. 
Quando a quantidade de energia chega a determinada magnitude, 
um raio de luz amplificada atravessa o espelho semitransparente. 
LASER 
Tipos de Laser 
 Sólidos: utilizam cristais ou vidros como meio de emissão de fótons. 
 Líquidos: utilizam corantes em solução líquida fechados em um frasco de 
vidro. 
 Gás: (lasers de hélio e hélio-neônio), uma corrente elétrica é descarre-
gada através de um gás para produzir luz. 
 Químicos: alimentados por uma reação química, e pode atingir altas 
potências em funcionamento contínuo. 
 Semicondutores: compostos principalmente de um diodo semicondutor 
para produzir um feixe de luz. 
Aplicações do Laser 
 Cirurgias médicas 
 Pesquisas científicas 
 Holografia 
 Leitores de CD e DVD 
 Laser pointer utilizado para 
apresentação de slides 
 Na indústria, em cortes e solda de 
materiais 
 Comerciais (comunicação por fibras 
ópticas, leitores de códigos de barras) 
Quando a energia luminosa penetra no tecido ela pode ser espalhada, 
refletida, transmitida ou absorvida pelo tecido 
Interações do Laser com a matéria biológica 
Aplicações do Laser – absorção seletiva na pele 
Aplicações do Laser 
 Aplicações médicas: 
 
• Rejuvenescimento Facial 
• Manchas na pele 
• Olheiras 
• Depilação definitiva 
• Remoção de tatuagem 
• Correção de miopia 
Aplicação do Laser para correção de miopia 
 Miopia  Curvatura da córnea aumentada ou comprimento do olho 
acima do normal 
 Laser tem a função de aplanar a córnea 
Aplicação do Laser para remoção de tatuagem 
 Até o final dos anos 80: 
 
• Excisão 
• Aplicação de Ácido Sulfúrico de 
Fenol 
• Criocirurgia 
• Dermoabrasão 
 
 Após os anos 80: 
 
• Remoção via Laser