AMPLIFICAÇÃO DE LUZ POR EMISSÃO ESTIMULADO DE RADIÇÃO – LASER

 

AMPLIFICAÇÃO DE LUZ POR EMISSÃO ESTIMULADO DE RADIÇÃO – LASER

                                    O que é um raio laser

                                    - O Laser  é um tipo especial de radiação eletromagnética visível, cujas aplicações tecnológicas e cientificas vêm crescendo dia a dia.

                                    O termo laser é constituído pelas inicias das seguintes palavras inglesas :  light amplification by stimuland  emission of radiation,  que significam ” amplificação da luz por emissão estimulada da radiação”. Um fixe de raios  laser distingue-se da luz comum oir apresentar algumas características próprias.

                                    - O feixe de  laser apresenta-se sempre com intensidade muito elevada, isto é , há grande concentração de energia em áreas muito pequenas ( feixes muito finos). Por exemplo, um laser de potencia baixa, em torno de alguns miliwatts, apresenta brilho considerável, muito superior ao da luz emitida por uma lâmpada de 60 watts. Além disso, este intenso feixe é constituído de raios praticamente paralelo, que podem se propagar por distâncias muito grandes sem se dispensar ( os raios se mantêm quase paralelos, com divergência muito baixa).

                                    - A luz do laser é monocromática, isto é, ela é constituída da radiações que apresentam uma única frequência, de valor bem determinado. Com a luz comum seria muito difícil obter esse grau de monocromaticidade, pois ela se apresenta como uma mistura de radiações de varias frequências.

                                    - A luz de um feixe de laser é corrente, enquanto em feixe de luz comum é incoerente. Esta denominação indica eu , na luz comum, as cristas e os vales das ondas luminosas se distribuem aleatoriamente uns em relação aos outros, isto é, estão defasada  entre si, e esta defasagem  não permanece constante no decorre do tempo.

Por outro lada, as diversas radiações que constituem um feixe de  laser  estão rigorosamente  em fase, havendo coincidência entre as cristais e, consequentemente, entre os vales. Dizemos, então, que a luz os  lazer é coerente.

                                    - A expressão “ emissão estimulada “ , que aparece no termo laser , indica uma mineira incomum pela qual um átomo emite radiação. Normalmente, esta emissão é feita por processo denominado emissão espontânea; um elétron  que foi transferido para um outro nível de energia mais elevado em um átomo , tende naturalmente a voltar para um nível de energia mais baixo ( mais estável) . A energia perdida pelo elétron  nesta  transição , é irradiada sob a forma de um pulso de luz , denominado fóton. O elétron é induzido a sofre a transição pela passagem de um fóton no interior do átomo. Como consequência desta transição, há emissão de um fóton, exatamente em fase com o fóton incidente. Dizemos que é uma emissão estimulada de radiação e, como resultado , dois fótons em fase abandonam o átomo . Em um substancia que esta emitindo um laser , este processo  ocorre em um número enorme de átomos , que foram previamente excitados. Por exemplo, mesmo em um  laser  de baixa potencia temos a emissão de, no mínimo 10¹⁵ fóton por exemplo.

                                    APLICAÇÕES DO LASER

                                               São inúmeros as aplicações dos raios   laser  em diversos setores da ciência, da tecnologia e de nosso cotidiano, Entre elas podemos citar:

- leitura do código universal de produtos, para conferir preços de mercadorias em supermercados.

- em telecomunicações utilizando cabo de fibra ótica, para transportar sinais de TV e telefones.

- para soldar e cortar metias

-para medir, com precisão, distancia s muito grandes como, por exemplo, a distancia da Terra à Lua

-para furar orifícios muito pequenos e bem definidos, em substancias duras

-em CDs e vídeos-discos, para reprodução com altíssima fidelidade e sem  ruído de sons e imagens

- na holografia, para obtenção de fotografia s tridimensionais de um  objeto ( hologramas);

- nas medicina ,em cirurgias para substituição de bisturis na endoscopia  e para soldar retinas descoladas.

As aplicações do laser vêm se tornando tão amplas e diversificadas que seria praticamente impossível relacionar todas elas.

 

 

Fonte: Luiz, Antônio Máximo Ribeiro da, Beatriz Alvarenga Álvares, Física  vol 3- São Paulo;Scpione,2006

 

As unificações das teorias físicas

 

                                    As unificações das teorias físicas

                                    Um fato de grande relevância para o desenvolvimento da Física foi analisada nesta seção: dois importantes ramos desta ciência, a Ótica e a Eletricidade, que eram estudados com base em princípios independentes, passaram a ser descritos a partir de um única teoria, sintetizada pelas equações de Maxwel. Ocorreu, então, a unificação ( ou a síntese ) destes dois grandes campos da Física.

                                    Em outros momentos da historia de Física foram, também  observadas unificações tão importantes quanto essa e, ainda na atualidade, novas síntese continuam a ser propostas e pesquisadas, buscando-se descrever o maior número possível de fenômenos naturais cada vez com um número menor de princípios fundamentais. Analisaremos, a seguir, de maneira suscita as grandes unificações que até hoje os fiscos conseguiram estabelecer ao longo da evolução desta importante área de conhecimento.

                                    A primeira grande unificação que citaremos, denominada  Síntese Newtoniana, estabeleceu a universalidade das leis da Mecânica, Como vimos, a Física Aristotélica afirmava quão as leis referentes aos movimentos dos corpos celestes eram diferentes daquelas que eram obedecidas pelos corpos na superfície da Terra. Ao publicar os  Principia, Newton mostrou que as leis básicas por ele estabelecidas poderiam ser usadas para descrever os movimentos de quaisquer corpos ( celeste ou terrestre).

                                    As experiências de Oersted, e estudos posteriores desenvolvidos por Ampére e Faraday, mostraram que os fenômenos elétricos e magnéticos tinham a mesma origem, A Eletricidade e o Magnetismo foram unificados, originando um novo campo de estudos mais abrangentes, denominada Eletromagnetismo. Como citamos inicialmente, cerca de 50 anos depois os trabalhos de Maxwel tornariam o campo do Eletromagnetismo muito, mas amplo, incorporado também a Ótica a esta área.

                                    No inicio do século XX, após te, terem ocorrido às sínteses mencionadas, tudo parecia indicar que apenas dois tipos de força estavam presentes em qualquer fenômeno natural: a força de origem gravitacional e a força de origem eletromagnética. Durante grande parte de sua vida, Albert Einstein tentou estabelecer a unificação dessas forças, procurando uma teoria que pudesse descrevê-las com base em um mesmo principio fundamental. A busca da Teoria do Campo Unificado, como ele foi denominada, até hoje não teve êxito, apesar de muitos cientistas da atualidade continuar a realizar pesquisas neste sentido.

                                    Com o desenvolvimento da Física Nuclear, os cientistas constataram a existência de dois outros tipos de força, que se manifestam somete entre partículas que constituem o núcleo atômico, Essas forças foram denominadas força nuclear fraca e força nuclear forte.

A força nuclear franca entre duas partículas é cerca de 100 000 vezes menor que a força eletromagnetismo que também se manifesta entre elas, mas seu alcance é muito pequeno, pois ela não atua quando as partículas se encontram separadas das por distâncias superiores a 10^{-16 cm. Esta força se manifesta, praticamente, entre quaisquer tipos de partículas, Por outro lado, a força nuclear forte se manifesta apenas entre algumas partículas infestando-se para distancia  de até 10-13 cm.}

                                    Modernamente, graças aos trabalhos liderados pelo físico paquistanês, radicado na Inglaterra, Abdus Salam , foi obtida uma grande vitória relacionada com a unificação das forças . Apesar de as tentativas de unificação das forças da  natureza  eletromagnéticas e gravitacionais terem fracassado, este cientista conseguiu estabelecer uma teoria na quase chegava á síntese entre a força eletromagnética e força nuclear fraca. Essas ideias puderam ser comprovadas experimentalmente graças aos potentes aceleradores de partículas do CERN. A importância do trabalho de Abdus Salam e sua repercussão na comunidade cientifica internacional foram tais que recebeu , Prêmio Nobel de física, em 1979.

                                    Outras tentativas para unificar as forças da natureza continuam sendo desenvolvidas e há indícios, segundo alguns pesquisadores, de quem a unificação total possa der alcançada dentro de algum tempo. A teoria responsável por essa unificação costuma ser conhecida pela sigla “ TOE” , do inglês theory of everythig ,  isto é, teoria de todas as coisas”.

 

                                   

 

Fonte: Luiz, Antônio Máximo Ribeiro da, Beatriz Alvarenga Álvares, Física  vol 3- São Paulo;Scpione,2006

 

                                    Heinrich F.E. Lenz ( 1804 – 1865)

                                    Físico russo que enunciou a lei que permite estabelecer o sentido das correntes induzidas. Lenz estudou também a dependência da resistência elétrica com a temperatura.

 

Lei de Lenz

                                    A corrente induzida em um circuito aparece sempre com um sentido tal que o campo magnético que ela cria tende a contrariar  a variação  do fluxo magnético através da espira.

 

                                    James Clerk Maxwel ( 1831 – 1879)

                                    Físico escocês, cuja importância do estudo da Eletricidade e do Magnetismo é comparada àquela que Newton teve na Mecânica, em virtude do caráter fundamental das  leis que ele estabeleceu. Maxwel deu  também contribuições importantes em outros campos da Física, tais como um estudo da percepção das cores pela nossa vista ( produziu um das primeiras fotografias coloridas) e uma teoria sobre os anéis de Saturno, Entretanto, foi no campo do eletromagnetismo que seus trabalhos tiveram maior real , devendo-se destacar a previsão da existência das ondas eletromagnéticas e um dos triunfos desta teoria, que foi o estabelecimento da natureza eletromagnética da luz.