trabalho de fisica

1. O Laser e
suas Aplicações

2. Laser: o que é?
 Sigla em inglês: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
 Dispositivo que produz luz com as seguintes características:
 Monocromática
 Coerência espacial e temporal
 Colimação
 Alta intensidade

3. Luz monocromática: o que é?
C = λ / T = λ f
λ = C / f

4. Absorção diferenciada e monocromaticidade

5. Luz coerente (temporal): o que é?
Propagação com a mesma fase

6. Luz coerente (coerência espacial):
o que é?
Oscilação de E ou B no mesmo plano  luz polarizada

7. Luz polarizada (coerência espacial):
o que é?

8. Luz colimada e intensa: o que é?
Energia do Laser: representa a quantidade
de luz Laser que está sendo depositada.
Potência óptica do Laser: representa a taxa
de Energia que está sendo depositada.
Irradiância do Laser: é definida como a
Potência útil do laser, dividida pela área
irradiada.

9. Diferença: Luz convencional x Laser
 No Laser  fótons são idênticos e
propagam-se em trajetórias para-
lelas (fótons são de cor pura);
ondas em fase e luz polarizada.
 Na luz convencional  fótons
de comprimentos de onda
diversos são emitidos e
propagam-se de forma caótica,
em todas as direções; também
as ondas estão fora de fase e
não são polarizadas.

10. Histórico
 1905: Albert Einstein e Max Planck  A luz é formada por pacotes
discretos e bem determinados de energia denominados quanta de luz,
também chamados de fótons.
 Explicação do efeito fotoelétrico
 Prêmio Nobel de Física (1922)
E = h ˑ f

11. Princípio do laser
 Laser: é formado a partir de átomos excitados, que são submetidos a
radiação; ainda é necessária, a
 Inversão de População: Para que o laser produza luz, é preciso que o
número de átomos no estado excitado seja maior que o número de
átomos no estado fundamental
 Emissão estimulada: Fóton pode estimular um átomo a passar para o
estado fundamental emitindo outro fóton de mesma energia
• O fóton emitido é igual sobre todos os aspectos, ao fóton que estimulou
a emissão: mesma frequência, energia, fase, polarização e direção de
propagação.

12. Histórico
 1953, PRIMEIRO MASER: Charles Townes e Jim
Gordon; Nicolay Basov e Alexsander Prokhorov
 o precursor do laser, o MASER (Microwave
Amplification by Stimulated Emission of
Radiation);
 Radiação estimulada na faixa de micro-ondas
(fora do espectro visível).

13. Histórico
 1954: Nikolai Basov e Aleksander Prokhorov 
trabalharam na criação de um oscilador quantum
e resolveram o problema da emissão continua,
utilizando duas fontes de energia, com níveis
diferentes.
 Nobel de 1964

14. Histórico
 1959: Gordon Gould  publicou o termo
LASER no artigo: The LASER, Light
Amplification by Stimulated Emission of
Radiation
• Sua tentativa de patentear o termo LASER
em abril de 1959 foi negada pelo
escritório de patentes dos estados unidos.
• Patente foi concedida para Schawlow e
Townes pelo MASER, criando a “guerra
dos trinta anos de patente”

15. Histórico
 1960: Theodore Maiman desenvolve o primeiro laser
no Hughes Research Lab.
• Forte fonte de energia que excitava elétrons de um
Rubi sintético para níveis de energia maiores 
emissão de fótons

16. Há diversos tipos de Laser, mas todos seguem o mesmo princípio:
1. meio ativo,
2. fonte de energia,
3. ressonador.

17. No caso do Laser de Rubi (Óxido de Alumínio, dopado com átomos de
Cromo), o meio material tem a forma cilíndrica e os átomos de Cromo
estão no estado fundamental (de menor energia)

18. • O cilindro de Rubi é bombardeado por um fluxo de energia.
• Os átomos de Cromo absorvem esta energia e vão ocupar outro
estado mais energético.

19. Os átomos de Cromo, que agora ocupam um estado de maior energia,
não permanecem eternamente aí; ao voltarem, de forma espontânea,
emitem fótons, em qualquer direção

20. Mas basta que um único fóton seja emitido ao longo do Rubi, para
desencadear a formação do Laser, a partir da emissão estimulada
de radiação (mérito de Einstein).

21. • Todos os fótons liberados no interior do Rubi são idênticos
• Os fótons são rebatidos por espelhos posicionados nas laterais do meio.
• Ainda, eles vão se chocar com mais átomos, liberando mais fótons.
 Luz Amplificada por radiação estimulada.

22. Quando a quantidade de energia chega a determinada magnitude,
um raio de luz amplificada atravessa o espelho semitransparente.
LASER

23. Tipos de Laser
 Sólidos: utilizam cristais ou vidros como meio de emissão de fótons.
 Líquidos: utilizam corantes em solução líquida fechados em um frasco de
vidro.
 Gás: (lasers de hélio e hélio-neônio), uma corrente elétrica é descarre-
gada através de um gás para produzir luz.
 Químicos: alimentados por uma reação química, e pode atingir altas
potências em funcionamento contínuo.
 Semicondutores: compostos principalmente de um diodo semicondutor
para produzir um feixe de luz.

24. Aplicações do Laser
 Cirurgias médicas
 Pesquisas científicas
 Holografia
 Leitores de CD e DVD
 Laser pointer utilizado para
apresentação de slides
 Na indústria, em cortes e solda de
materiais
 Comerciais (comunicação por fibras
ópticas, leitores de códigos de barras)

25. Quando a energia luminosa penetra no tecido ela pode ser espalhada,
refletida, transmitida ou absorvida pelo tecido
Interações do Laser com a matéria biológica

26. Aplicações do Laser – absorção seletiva na pele

27. Aplicações do Laser
 Aplicações médicas:
• Rejuvenescimento Facial
• Manchas na pele
• Olheiras
• Depilação definitiva
• Remoção de tatuagem
• Correção de miopia

28. Aplicação do Laser para correção de miopia
 Miopia  Curvatura da córnea aumentada ou comprimento do olho
acima do normal
 Laser tem a função de aplanar a córnea

29. Aplicação do Laser para remoção de tatuagem
 Até o final dos anos 80:
• Excisão
• Aplicação de Ácido Sulfúrico de
Fenol
• Criocirurgia
• Dermoabrasão
 Após os anos 80:
• Remoção via Laser