Slide Laser na Biologia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA
FÍSICA APLICADA ÀS CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
LASER
CONCEITOS E APLICAÇÕES NA BIOLOGIA
DANIEL PEREIRA MONTEIRO
FERNANDA RAYANNE FONSECA MENDES
laser
Conceitos e aplicações na Biologia
Conceitos Básicos
Luz: 
Onda;
Partícula;
Espectro de luz:
Comprimento de onda;
Luz mono ou policromática;
Estrutura atômica;
Camadas eletrônicas;
Espectros atômicos.
BAGNATO (2010)
PONTOCIÊNCIA (2010)
Conceitos Básicos
Fótons;
Absorção e emissão.
BAGNATO (2010)
Histórico
1905 – Einstein “e” Planck
Fótons
1913 – Bohr
Modelo Atômico
1916 – Einstein
Amplificação por Emissão Estimulada
Histórico
1924 – Broglie
Dualidade onda-partícula na matéria
1953 – Townes, Gordon e Zeiger
MASER
1958 – Schawlow e Townes
Princípios do MASER Óptico
Laser de Rubi
1960 - Theodore Maiman;
Al2O3 + 0,05% Cr3+;
Tubo de flash;
Espelhos: 100% e 85%;
Absorção;
Emissão estimulada;
PALANDI (2010)
Laser
“É um dispositivo que produz um forte feixe de fótons coerentes por emissão estimulada.” (TIPLER;MOSCA)
Amplificação de Luz por Emissão Estimulada da Radiação.
Light 
Amplification by 
Stimulated 
Emission of 
Radiation
Produção de Luz Laser
Emissão estimulada.
BAGNATO (2010)
PALANDI (2010)
Estrutura do Laser
Meio ativo;
Sólido;
Líquido;
Gás;
Fonte;
Luz;
Eletricidade;
Cavidade ressonante;
Espelhos paralelos;
=100%
<100%
FONTE
ESPELHO
FONTE
MEIO ATIVO
ESPELHO
Funcionamento do laser
Fornecimento de energia ao meio ativo;
Excitação dos e- pelos fótons;
Liberação de fótons pelos e-;
Emissão estimulada;
Reflexão total;
Reflexão parcial;
Laser.
MEIO ATIVO
FONTE
ESPELHO
ESPELHO
Funcionamento do Laser
e- no estado fundamental
ENERGIA
e- excitados
inversão de população
emissão espontânea de fótons
BAGNATO (2010)
reflexão e emissão 
estimulada
reflexão e emissão estimulada
inversão de população
saída 
do feixe
LASER
Laser de Rubi
Al2O3 + 0,05% Cr3+;
Absorção:
Verde e azul;
Emissão:
Vermelho;
TIPLER; MOSCA(2006)
Características da Luz Laser
Monocromática.
BAGNATO (2010)
Características da Luz Laser
Faixa do espectro relacionada ao laser: IR-UV.
NEVES; et. al. (2005)
Características da Luz Laser
Direcional.
NEVES; et. al. (2005)
Características da Luz Laser
Coerência.
NEVES; et. al. (2005)
Tipos de Laser
Laser de estado sólido:
Rubi ou família YAG (ítrio-alumínio-granada);
Laser a gás:
CO2, He-Ne ou Ar;
Laser semicondutor (Díodo):
AsGalAl ou AsGa;
Laser de excímero:
KrF ou XeCl;
Laser de corantes (líquidos):
Rodamine ou cumarina.
Classificação dos Lasers
Alta intensidade:
Laser cirúrgico, laser quente ou hard laser;
Excimer, Argônio, Kripton, Dye, Rubi, Família YAG e CO2.
Média intensidade:
Mid-laser;
He-Ne, díodo (AsGa).
Baixa intensidade:
Laser terapêutico, laser frio ou soft-laser;
He-Ne, díodo (AsGa e AsGaAl).
Aplicações do Laser
na Biologia
1960, Theodoro H. Maiman desenvolveu o primeiro aparelho emissor de laser, a cristal de rubi;
No ano seguinte foi realizada a primeira intervenção cirúrgica com o laser, no Hospital Presbiteriano de Nova York;
Em 1965, Sinclair e Knoll desenvolveram o laser terapêutico.
Valores de densidade energética em função do efeito desejado
efeito antiálgico – de 2 a 4 J/cm² 
efeito anti-inflamatório de 1 a 3 J/cm² 
efeito regenerativo de 3 a 6 J/cm²
 efeito circulatório de 1 a 3 J/cm² 
O LASER EM ORTODONTIA 
Utilização do Laser de Baixa Potencia na Cicatrização de Feridas
Holografia
Germinação de sementes e o meio
Movimentação no interior da semente
Comprimento de onda do LASER (500 a 600 nm) 
Condições especiais que os laboratórios que constroem hologramas exigirem 
Polarização
dextrogiros - rotação feita para a direita 
 levogiros – rotação feita para a esquerda
Através dos polarímetros, pode-se medir a atividade óptica da substância
Crescimento vegetal
Antibióticos
Lasers de rejuvenescimento cutâneo 
Em 1983 o conceito de fototermólise selectiva postula que uma substância pode ser atingida selectivamente se o comprimento de onda da emissão laser for idêntico ao dessa substância;
O laser de CO2 é usado como instrumento cirúrgico em complemento da cirurgia convencional e da electrocirurgia
Intensidade/Índice de Refração. 
Fabricação do “queijo Minas ”
Potencial das abelhas melipona na polinização por vibração, considerando as características físicas da vibração
foi medido com um vibrômetro a laser 
As vibrações foram gravadas com o programa Soundforge 7.0 e analisadas posteriormente com o programa SpectraPro 3.32 quanto a freqüência dominante (Hz) e a amplitude de velocidade (mm/s). 
Referências
BAGNATO, V. S. Os fundamentos da luz laser. In: Física na escola, v. 2, n. 2, 2001. p. 4-9.
BARTHEM, R. A luz. São Paulo: Livraria da Física: Sociedade Brasileira de Física, 2005.
NEVES, L. S. [et. al.] A utilização do laser em ortodontia. In: A dental press ortodon ortop facial. v. 10, n. 5, p. 149-156. Maringá, 2005.
PALANDI, J. [et. al.] Laser. In: Física moderna. Santa Maria: Grupo de Ensino de Física, UFSM, 2010. p. 99-101.
TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Lasers. In: Física para cientistas e engenheiros. 5. ed. v. 2. Rio de Janeiro: LTC, 2006. p. 371-374.
Obrigado!