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Buon compleanno, laser! 1/2

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Il 2010 segna il 50esimo anniversario del laser, un dispositivo che ha cambiato significativamente le nostre vite, guadagnando sempre più importanza attraverso differenti tipi di applicazioni.

Nel 1917 Albert Einstein descrisse in una delle sue pubblicazioni il processo di emissione stimolata di radiazioni. A quel tempo non avrebbe certo potuto saperlo, ma proprio quel lavoro gettò le basi per la realizzazione del laser, che arrivò soltanto dopo molti anni. Einstein scoprì che quando un fotone colpisce un atomo (o anche uno ione oppure una molecola) non solo fornisce energia a quest'ultimo, ma fa anche sì che l'atomo rilasci un secondo fotone il quale si muove nella stessa direzione e con la stessa frequenza del primo. Quest'ultima frase ha un'enorme importanza, dal momento che questo fenomeno può essere impiegato per realizzare l'amplificazione della luce: siamo infatti in grado di ottenere due fotoni partendo da uno, trasformando un fascio di luce in un altro di maggiore energia.

Sebbene fosse stato Einstein a porre le basi fisiche del laser (il processo di emissione stimolata di radiazioni), egli non può essere considerato a tutti gli effetti come il vero inventore di questo dispositivo. Nel 1959, il fisico Gordon Gould utilizzò per la prima volta il termine "amplificazione della luce tramite emissione stimolata di radiazioni" ad una conferenza, e soltanto un anno dopo, il primo laser funzionante divenne realtà. Più esattamente, il 16 Maggio 1960, il fisico Dr. Theodore Maiman diede una dimostrazione del primo laser presso gli Hughes Research Laboratories. Per il suo prototipo di laser, Maiman impiegò una barra di rubino: il rubino è un cristallo di allumina (Al2O3), drogato con una piccola percentuale di ioni cromo trivalente (Cr2O3), che gli conferiscono il caratteristico colore rosso.

Le estremità della barre erano poi state trattate in modo tale da riflettere la luce esattamente come uno specchio, e la barra era collocata al centro di un tubo flash al quarzo di forma elicoidale. La lampada flash era in grado di produrre una luce bianca intensa, la quale poteva fornire energia agli atomi di cromo presenti nel cristallo di rubino. Gli atomi, perdendo energia, rilasciavano dei fotoni che a loro volta, rimbalzando sugli specchi, stimolavano altri atomi, e così via sino a quando potevano finalmente raggiungere l'uscita, producendo brevi impulsi di luce rossa. La seguente immagine mostra uno dei primi modelli di laser funzionanti, basato sul cristallo di rubino rosa, utilizzato da Theodore Mainan:

Nel corso degli anni sono stati sviluppati altri tipi di laser, ma quello al rubino viene ancora oggi utilizzato in dermatologia (ad esempio per la rimozione dei tatuaggi) e in olografia. Oggi il laser viene utilizzato in applicazioni mediche (operazioni chirirgiche di precisione, come quelle agli occhi per esempio), nell'industria (impiegato per tagliare e modellare diversi tipi di materiali), e per eseguire test e misure di carattere scientifico. Ognuno di noi ha a che fare con qualche applicazione del laser quasi ogni giorno: per leggere e masterizzare CD e DVD, per stampare dei documenti su una stampante laser, per leggere il codice a barre di un prodotto quando facciamo compere, per migliorare la nostra vista, nel campo della sicurezza, per tenere traccia del tempo con un elevato grado di accuratezza.

 

 

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