Laserul, lumina bună la toate

0

Considerat iniţial o simplă curiozitate, laserul este astăzi omniprezent şi indispensabil. În acest an se împlinesc 50 de ani de la inventarea sa. Care să fie punctul comun între un creion minuscul cu lumină roşie şi unele instalaţii imense de telemetrie?

Răspunsul se află chiar în întrebare: existenţa unei lumini speciale, numite laser, scrie cotidianul francez La Croix. Celebru acronim englez a cărui semnificaţie – ‘amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiaţii’ – este destul de obscură (culmea pentru o lumină!), termenul trimite la o mulţime de noţiuni şi obiecte mai mult sau mai puţin precise.

Astăzi, laserul este prezent peste tot: în cercetare, medicină, industria de apărare. Firul cu plumb, imprimanta, aparatul de tăiat metale şi textile, aparatul de sudat, cititorul de cod de bare, CD şi DVD, paratrăznetul optic, ghidarea rachetelor (a bombelor în timpul primului război din Irak), scalpelul chirurgical ultrafin (orfalmologie, dermatologie), efecte speciale, plecând de la imaginile 3D (holograme) în aer şi fără ecran, săbiile cavalerilor intergalactici în creaţiile SF…, laserul este omniprezent în viaţa de zi cu zi. Fără a uita ‘laserele naturale’ – unii nori interstelari şi atmosferele planetelor Venus şi Marte, descoperite recent de astrofizicieni.

Inventat în anii 1960, laserul este un tip special de lumină, diferit de lumina vizibilă, percepută de ochiul uman. Lumina ‘albă’ a soarelui, care este suprapunerea tuturor culorilor curcubeului, este emisă în toate direcţiile, fiind, prin urmare ‘incoerentă’.
Ingeniozitatea laserului constă în selecţionarea atomilor de energie, potenţată prin ‘pompaj optic’, apoi prinderea fotonilor între două oglinzi, într-un fel de cutie, până când alcătuiesc un fascicul. Când acesta este destul de puternic, se formează o rază laser.

‘Lumina laser este mai disciplinată decât cea a soarelui; este un fascicul luminos îmblânzit, a cărui dispersie este minimă’, spune Evelyne Gil, cercetătoare la Universitatea Clermond-Ferrand. Un laser are totuşi un randament slab (între 0,01 şi 30%) şi necesită un mare aport de energie pentru a activa atomii. Conceperea şi punerea în aplicare a primelor lasere experimentale au durat peste 30 de ani, la cercetări contribuind mulţi specialişti.

Albert Einstein a avut încă din 1917 intuiţia stimulării emisiei de fotoni. Primul laser a fost produs în mai 1960 de americanul Theodore Maiman, care a obţinut o rază roşie cu ajutorul unor rubine.
Inginer la Hughes Aircraft Company din Malibu (California), a obţinut un brevet şi este considerat ‘părintele industriei electro-optice’. Cunoscută imediat, munca sa a fost preluată de mari industriaşi, printre care Bell Labs, RCA Labs, IBM, Westinghouse şi Siemens. Şi-a creat propria întreprindere, a fost de două ori nominalizat la Premiul Nobel şi a primit prestigiosul Premiu al Japoniei.

Preţioasa descoperire a fost preluată de mediul industrial. Se pune la punct laserul cu gaz, care nu este astăzi mai mare decât o franzelă: un cilindru de 20 cm lungime şi 4 cm diametru, conţinând un amestec de heliu şi neon. Apar şi primele aplicaţii, printre care laserul de reperare, adevărat ‘fir cu plumb’ al secolului al XX-lea’. Turnul Montparnasse de la Paris a fost construit şi prin alinierea a patru fascicule laser heliu-neon de culoare roşie.

Proprietatea de direcţie precisă a laserului este folosită în telemetrie, pentru a face măsurători la depărtare. Astfel, astronomii de la observatorul din Nisa-Coasta de Azur au măsurat cu ajutorul unui laser infraroşu, având diametrul de 1,50 m, distanţa Pământ-Lună, datorită unor mici oglinzi instalate pe solul lunar de misiuni americane Apollo. Rezultatul: o distanţa medie de 384.000 km, cu o precizie de 3 mm. Traseul dus-întors durează 2,6 secunde, iar cercetătorii au constatat că Luna se îndepărtează cu 3-5 cm/an.

Un alt program datorează mult laserului: este cartografierea suprafeţei planetei Marte, realizată în anul 2000 de altimetrul Mola de la bordul sondei Mars Global Surveyor. Cu ajutorul a 2,6 milioane de raze laser infraroşii, oamenii de ştiinţă de la NASA au realizat o hartă de o excepţională precizie verticală şi orizontală. În sfârşit, mai aproape de noi este faimosul ‘radar’ al poliţistului, de fapt o simplă diodă laser cu infraroşii (invizibile), care măsoară viteza cu o precizie de 0,1 km/h.

Laserele industriale utilizate în metalurgie sunt mai puternice, cu ajutorul laserelor Nd:YAG sau CO2 se obţin puteri de câteva sute de waţi pe o anumită perioadă de timp sau de 10.000 W la impulsuri ultrascurte. Cu aceste instrumente, oamenii pot decupa, străpunge sau suda. Puterea lor merge până la 1 milion de waţi/cm2, cu care se pot suda două plăci de oţel, de 8 mm grosime, într-un timp mai scurt decât ne ia s-o spunem.

O aplicaţie specială o constituie utilizarea laserului pentru decaparea faţadelor monumentelor istorice sau a obiectelor de artă: este mai precis şi mai puţin destructiv decât jeturile de mare presiune. În privinţa puterilor utilizate în chirurgie, ele sunt mult mai mici, între 5 şi 50 waţi. Este cazul unui bisturiu laser cu gaz CO2, care poate opera pe 1 mm2.
În oftalomolgie, un laser cu gaz de aragon şi fluor, de o mie de ori mai fin decât o lamă de bisturiu, poate decupa 1 micrometru pătrat de cornee pentru corectarea miopiei.

În plus, căldura razei cauterizează vasele sanguine, reducând sângerările. În sfârşit, cu ajutorul laserelor infraroşii, roşu şi albastru, se pot citi piese muzicale imprimate pe CD sau DVD. Datorită acestui adevărat caleidoscop de aplicaţii, laserul este astăzi o tehnologie de care oamenii nu se mai pot lipsi.
‘Secolul al XX-lea a fost cel al electronicii şi al microelectronicii. Secolul al XXI-lea va fi al fotonicii şi al laserului’, afirmă Costel Subran, preşedinte director general al societăţii Opton Laser International, preşedintele Comitetului naţional francez de organizare a celei de-a 50a aniversări a laserului.

Citește și

Spune ce crezi

Adresa de email nu va fi publicata

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.