En primer lugar mi saludo respetuoso para toda la comunidad académica y científica de steemit, seguimos con el vínculo entre la óptica y la geometría, es decir, la óptica geométrica.

Introducción

Seguimos con la extraordinaria búsqueda de cualquier forma de rayo o radiación bien sean visibles o imperceptibles a nuestros sistemas ópticos naturales (ojos), de esta forma nos hemos encontrados con esenciales fenómenos de naturaleza tanto electromagnético como corpuscular, podemos decir que el principal interés es conocer de dichos rayos para protegernos de ellos (sobre todo los ionizantes), pero a la vez poderlos implementar en importantes áreas relacionadas bien sea con nuestra salud como con actividades vinculadas con nuestra cotidianidad.

Es importante siempre tener en cuenta que una radiación es una forma de energía la cual se propaga de un espacio-tiempo a otro, y para clasificarlas entre electromagnéticas o corpuscular es necesario tomar en cuenta la esencial característica de transporte de masa al propagarse, por lo tanto, las electromagnéticas no tienen ninguna cantidad másica durante su propagación, al contrario de las corpusculares las cuales si poseen.

Hasta ahora nos hemos topado con esenciales rayos que forman parte de nuestras vidas, y los mismos también se han clasificado según su capacidad de ionizar o no la materia con la cual interactúa, esta última propiedad nos ha permitido juntar rayos o radiaciones de naturaleza distinta en un mismo conjunto, tal es el caso de los rayos X, gamma (de naturaleza electromagnética) con los rayos alfa (α), beta (β) y cósmicos cuya naturaleza es corpuscular, pero todos son ionizantes, diferenciándose en relación a su potencial de penetrabilidad como se ha mostrado en los anteriores artículos.

De igual manera en este artículo seguiremos con el extraordinario principio de la conceptualización de rayo o radiaciones cuya propagación es en línea recta y en forma de ondas, y por supuesto, seguir implementando cualquier tipo de aprendizaje adquirido de nuestro maravilloso espectro electromagnético, y sobre todo la fracción espectral de la luz blanca o visible, la cual como sabemos ha constituido la base primordial para la comprensión en gran medida del universo en pleno.

En esta oportunidad analizaremos de forma general a uno de los rayos más reconocidos en nuestra modernidad, es decir, el rayo Láser, cualquiera de nosotros en algún momento podríamos ser testigo de la acción de este tipo rayo ya que el hombre actual lo implementa en distintas áreas como el entretenimiento, las comunicaciones, la medicina, entre otras importantes áreas, lo cierto es que el Láser se ha convertido en una indispensable y esencial herramienta en nuestras vidas.

Es importante destacar que el rayo láser se genera desde un dispositivo el cual implementa un efecto relacionado con la mecánica cuántica, la emisión estimulada origina un determinado haz de luz coherente a partir de un medio adecuado, cuyo tamaño, forma y pureza es controlada, láser proviene de las siglas inglesa; Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, es decir, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación.

Por lo tanto, podemos decir que el láser es un determinado dispositivo electrónico el cual amplifica un haz luminoso de impresionante intensidad, y lo anterior expresado se lleva a cabo mediante la excitación de una onda estacionaria ubicada entre dos sistemas ópticos simples como son los espejos, estos últimos (espejos) uno es traslucido y el otro opaco, esto en un medio homogéneo, este proceso nos llevara a una onda de luz la cual se movilizara de un lado a otro ya que se reflejaran en dichos espejos, hasta salir por una porción del espejo traslucido como podemos observar en la siguiente figura 1.

El rayo láser es un tipo de radiación electromagnética como lo pudimos notar en la anterior figura 1, en donde, la inyección de energía logra excitar a los átomos llevándolos a un nivel de energía mayor, los cuales al recibir una onda luminosa esta va generando otras ondas al incidir con el resto de los átomos del material activo el cual genera la luz, de esta manera se amplifica las ondas de luz que van rebotando de un lado a otro entre los espejos, obteniendo de esta forma luz coherente la cual sale con toda esa energía por el orificio del espejo traslucido.

Es importante resaltar que un rayo láser pertenece a la familia de las radiaciones electromagnéticas como ya habíamos expresado, pero específicamente podemos expresar que se ubica en aquella fracción espectral de rayos no ionizantes, y por lo general, este tipo de rayo se encuentra entre el espectro del ultravioleta pasando por nuestra fracción referencial, es decir, luz visible, hasta llegar al infrarrojo.

Por lo tanto, el láser posee una determinada longitud de onda entre la porción antes descrita, esta característica le otorga el color a dicha radiación, recordemos que nuestros ojos detectan los colores dependiendo de sus longitudes de ondas, esto hace que en ocasiones visualicemos haces de rayo láser de diversos colores, pero el mismo es monocromático, es decir, constituido por una sola longitud de onda.

El rayo Láser

Impresionantes rayos o radiaciones nos hemos encontrado en nuestro recorrido en el desarrollo de esta serie temática, cada uno de los mismos cumpliendo fundamentales tareas dentro de cualquiera de nuestras actividades, y no podíamos dejar a un lado al rayo láser, este último de gran importancia en nuestra modernidad, por lo que podríamos afirmar que este tipo de rayo ha ayudado a dar forma a nuestro estilo de vida en este siglo XXI.

Cuando nos referimos a un haz láser es para hacer referencia a una propagación altamente concentrada como pudimos notar en la figura 1, pero este haz láser es generado por un aparato o equipo que comúnmente denominamos dispositivo láser, esto lo logra a través de la emisión estimulada bien sea en un medio gaseoso, sólido, semiconductor, un líquido, entre otros, dicho dispositivo pudiera ser muy complejo o también de características muy sencilla, generalmente dependerá de la utilidad que se le quiera dar en una determinada actividad.

El primer láser de rubí fue creado por Ted Maiman un 16 de mayo de 1960, para sorpresa de muchos científicos de la época ya que Maiman era poco reconocido, por lo tanto, es importante recordar o conocer los componentes de este primer láser de rubí como observaremos en la siguiente figura 2.

Como hemos expresado anteriormente, nuestra fracción o porción espectral referencial es nuestra luz blanca o visible, por lo tanto, es importante relacionar dicha porción con las propiedades de un láser, en donde, podemos expresar que la radiación producida por este rayo o haz láser es distinta a la ocasionada por una determinada fuente de luz natural o artificial, esta última podría ser la originada por una bombilla incandescente como por lámparas fluorescentes, entre otras fuentes de naturaleza artificial.

Lo antes expresado nos lleva a relacionar directamente al rayo láser con nuestra luz visible, y por lo tanto, tenemos que la diferencia entre estas dos radiaciones electromagnéticas es que el láser es un haz monodireccional, monocromático y además coherente, al contrario de un haz de luz visible, a continuación observaremos las propiedades o características antes descritas para estas dos radiaciones en la siguiente figura 3.

En la anterior figura 3, podemos observar que el emisor de luz, en este caso la bombilla, emite millones de ondas y estas pudieran tener igual o distinta direccionalidad, por lo que podemos afirmar entonces que la bombilla de nuestro ejemplo emite luz omnidireccional al contrario que el láser el cual su emisión de onda es monodireccional como ya se había expresado.

En cuanto a la característica de monocromatísmo, en relación a la luz, sabemos que esta depende de las longitudes de ondas o frecuencias; si todas las ondas emitidas poseen la misma frecuencia o longitud las mismas tendrán el mismo color, en relación a nuestro anterior ejemplo, podemos decir que la luz emitida por una determinada bombilla tendrá variadas frecuencias y esto claramente dependerá del tipo de filamento implementado para la elaboración de la misma, todo lo contrario ocurre en la generación de un láser, debido a que su fuente de luz procede bien sea de un gas o de un sólido altamente purificado, y en consecuencia las ondas producidas tendrán iguales cargas energéticas y frecuencia, como se observó en la figura 3.

Es importante destacar que en la generación de luz visible sus respectivas ondas resultantes no se encuentran en fase, esto conlleva a que una porción elevada de su carga energética se pierda o se desaproveche, por lo que algunas de estas ondas se anularan con otras, en cambio en un láser tenemos que todas las ondas producidas tienen igual fase, por lo que la energía originada será la máxima posible, y esto es debido a que ninguna de las ondas se anulan entre sí, y de esta manera configuramos la tercera propiedad del rayo láser, es decir, el sentido de coherencia.

Ahora conoceremos algunas de tantas aplicaciones del láser, tomando en cuenta principalmente su extraordinaria capacidad de direccionalidad en línea recta, esto ha permitido utilizar dicho rayo láser como guía en largos tendidos de tuberías, este rayo proporciona gran precisión o definición por lo que también se implementa en impresoras de computadoras u ordenadores, otra de sus aplicaciones la encontramos en la astronomía, en donde, a través de la utilización del láser es posible medir con precisión la distancia entre nuestro planeta y su satélite natural, la luna, así como hacia las estrellas, como podemos observar en la siguiente figura 4.

En 1961, por primera vez un láser originado por rubí se implementó en un ser humano y fue para corregir un problema de retina, sabemos lo importante que representa la retina para la captación de cualquier objeto que se encuentra en nuestro entorno, esto es debido a que la retina es nuestra pantalla proyectora natural de imágenes, y esto hace resaltar aún más dicha aplicación.

Gran cantidad de aplicaciones del láser podemos visualizar en cualquier lugar y momento de nuestras vidas, muchos de nosotros hemos podido consultar el valor de un determinado producto en un supermercado a través de un dispositivo láser como podemos observar en la siguiente figura 5.

En nuestras casas al láser lo podemos encontrar en cualquier rincón, ya que muchos aparatos de hoy día implementan a este rayo, encontrándose en lectores de CD, DVD, como podemos observar en la siguiente figura 6.

Conclusión

Sin lugar a dudas, todo a nuestro alrededor nos transmite algún tipo de enseñanza, y de esta manera hemos aprendido a entender cada vez más a nuestro complejo universo, y nadie podría negar que gran parte del conocimiento adquirido por el hombre proviene de la interpretación que el mismo ha podido darle al maravilloso fenómeno de la luz, utilizando como herramienta principal a la ciencia y su capacidad interpretativa de la realidad en un determinado momento de su historia.

Nuestro mundo moderno cada vez se hace más exigente, por lo que la adquisición de cualquier conocimiento es vital, en este ámbito podemos claramente expresar que encontramos al láser, y a estas altura de nuestra historia podríamos expresar que el mismo llego para formar parte intrínseca de nuestras vidas, y esta característica es tan cierta que su uso se ha hecho tan cotidiano que en muchas ocasiones ni nos damos cuenta cuando lo estamos utilizando.

Por lo tanto, el láser es una onda perteneciente a la familia de las radiaciones electromagnéticas ya que el mismo viaja o se propaga como tal, pero debemos resaltar que sus principales características son; la monocromaticidad, direccionalidad y además es altamente coherente, estas propiedades le permite ser más brillante que la luz del Sol.

Al referirnos a la monocromaticidad estamos haciendo referencia que son ondas electromagnéticas que poseen una sola longitud de ondas o frecuencia, o al menos se acercan a estas características, ya que a pesar de emitir colores muy puros, debemos expresar que no poseen todas las ondas emitidas exactamente la misma longitud de ondas, pero muy próximas una de las otras.

Debido a su extraordinaria direccionalidad, un rayo láser es posible reflejarlo desde la superficie de la luna, entre otros cuerpos celestes de nuestro universo exterior, por lo que esta radiación es de gran utilidad en la astronomía, al igual que en la medicina, construcción, comunicación, tecnología, entre tanta otras áreas más, lo importante es que hemos podido utilizarlo en gran cantidad de nuestras actividades, teniendo en cuenta su peligro al momento de originar un láser ya que este podría quemar nuestra piel o si es extra potente podría ocasionarnos un daño aún mayor.

Hasta otra entrega mis apreciados lectores de steemit, en especial a los miembros de la gran comunidad de #STEM-Espanol, los cuales reciben el apoyo de otras maravillosas comunidades como los son #steemstem y #curie, por lo cual recomiendo ampliamente formar parte de este ejemplar y maravilloso proyecto, ya que nos permiten valorar la gran tarea de la academia y el gran trabajo del campo científico.

Nota: Todas las imágenes de mi autoría fueron elaboradas usando las aplicaciones Paint, Power Point y el gif animado fue elaborado con la aplicación de PhotoScape, las imágenes fotografías utilizadas en las figuras 5 y 6, fueron captadas por el instrumento óptico (cámara fotográfica) del teléfono celular ZTE BLU Life Play 2.

Referencias Bibliográficas

[1]Charles H. Lehmann. Geometría analítica

[2]Valencia G. Alejandra. El láser

[3]Funcionamiento del rayo láser

[4]Malacara Hernández Zacarías. El Láser Fundamentos y aplicaciones

[5]Marín Naranjo Luis Diego. Introducción al láser su aplicación práctica en la óptica moderna