I raggi laser

Atomi: trappole di luce

Cosa sono i raggi laser? Come sono stati scoperti?

Matteo Venanzi
23 febbraio 2007
Il LASER, acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, cioè amplificatore di luce basato sull'emisione stimolata della radiazione, è stato costruito per la prima volta nel 1960 da T.H. Maiman.

Il lavoro di ricerca teorica che ha portato alla costruzione del laser è valso il premio Nobel per la fisica nel 1964 a C.H.Townes e altri.

La scoperta nel 1916 dell'emissione stimolata della radiazione, il fenomeno della meccanica quantistica su cui il laser si basa, si deve a Einstein.

In sostanza possiamo chiamare raggio laser la luce emessa da un laser.

Il laser è un dispositivo in grado di emettere una luce particolare, che, rispetto a quella emessa dalle altre sorgenti è la più monocromatica (un colore solo) e quella che gode del maggior possibile grado di "coerenza spaziale" - tutti i punti del fascio (raggio) luminoso oscillano in fase. Per esprimere questo difficile concetto possiamo immaginare i punti che oscillano in fase come dei rematori che remano tutti in modo concorde, con lo stesso ritmo (numero di palate al minuto - la stessa frequenza o colore della radiazione) e che vanno tutti al passo, cioè ognuno immerge e ritira il remo contemporaneamente agli altri.

Nelle sorgenti di luce normali i punti possono emettere frequenze diverse e, se anche tutti emettessero la stessa, la radiazione dei singoli punti potrebbe essere sfasata. Le sorgenti normali di luce sono simili a un gruppo di rematori su una barca, che remano ognuno per conto proprio...

Si può allora dire che il laser è un generatore di luce coerente o la più corente tra tutte le possibili sorgenti luminose.

Ne conseguono altre proprietà. Per esempio la possibilità di focalizzare un raggio in zone estremamente piccole o di creare un fascio di luce con alta direttività, che quindi viaggia nello spazio senza allargarsi - o allargandosi molto poco, un raggio, appunto.

È necessario notare che il laser non è un dispositivo unico: è più corretto parlare di una famiglia di dispositivi, basati sullo stesso pricipio, ma dalle caratteristiche e quindi dagli impieghi completamente diversi. Per quanto riguarda la frequenza la famiglia dei laser copre il campo che va dai raggi x fino al lontano infrarosso. In potenza si va da frazioni di milliwatt a decine di Kilowatt. Il funzionamento può essere continuo o a impulsi. Nel funzionamento impulsivo ci sono dispositivi che possono emettere impulsi della durata di 10-15 secondi (10-9 significa un miliardesimo di secondo) con potenze di 1015 Watt (109 significa un miliardo di Watt).


Si capisce quindi come a seconda dei tipi e delle prestazioni gli impieghi dei laser siano i più svariati. Citiamo esperimenti di fisica delle alte energie, fusione termonucleare, taglio di lamiere, impieghi fotochimici, taglio e incisione di plastiche, arricchimento dell'uranio (cantieri, industria automobilistica), impieghi medici e chirurgici.


Importantissimo l'uso in oculistica fra cui citiamo la PDT o terapia fotodinamica in grado spesso di arrestare le degenerazioni della retina. Poi abbiamo le comunicazioni in fibra ottica, la misura a distanza di inquinanti nei fumi o in mare o del buco dell'ozono, i lettori di DVD, quelli di codici a barre...

Paolo Sirotti

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