"Laser" è l'acronimo diLightAamplificazione diStimulatoEmissione diRadiazione
Un laser viene creato quando gli elettroni negli atomi di materiali ottici come vetro, cristallo o gas assorbono l'energia da una corrente elettrica o da una luce. Quell'energia extra "eccita" gli elettroni abbastanza da spostarsi da un'orbita di energia-inferiore a un'orbita di energia-più elevata attorno al nucleo dell'atomo.
Un laser sfrutta le proprietà quantistiche degli atomi che assorbono e irradiano particelle di luce chiamate fotoni. Quando gli elettroni negli atomi ritornano alla loro orbita normale-o stato "fondamentale"-spontanemente o quando "stimolati" con una luce o un'altra fonte di energia, in alcuni casi anche un altro laser, emettono più fotoni.
L'energia proveniente dalla luce "eccita" gli elettroni negli atomi dei materiali ottici e questi si spostano verso un'orbita energetica-più alta. Quando gli elettroni ritornano nella loro orbita normale spontaneamente o quando "stimolati" con luce o energia, emettono particelle luminose chiamate fotoni.
La luce si muove in onde. La luce visibile ordinaria, ad esempio quella proveniente da una lampadina domestica o da una torcia elettrica, comprende più lunghezze d’onda, o colori, e sono incoerenti, il che significa che le creste e gli avvallamenti delle onde luminose si muovono a diverse lunghezze d’onda e in diverse direzioni.
In un raggio laser, le onde luminose sono "coerenti", il che significa che il raggio di fotoni si muove nella stessa direzione alla stessa lunghezza d'onda. Ciò si ottiene inviando gli elettroni energizzati attraverso un "mezzo di guadagno" ottico come un materiale solido come il vetro o un gas.
La particolare lunghezza d'onda della luce è determinata dalla quantità di energia rilasciata quando l'elettrone eccitato cade su un'orbita inferiore. I livelli di energia introdotti possono essere adattati al materiale nel mezzo di guadagno per produrre il colore del fascio desiderato.
Uno specchio su un lato del materiale ottico del laser fa rimbalzare il fotone verso gli elettroni. Lo spazio tra gli specchi, o la "cavità", è progettato in modo che il fotone desiderato per il particolare tipo di mezzo con guadagno ottico venga reimmesso nel mezzo per stimolare l'emissione di un clone quasi esatto di quel fotone. Entrambi si muovono nella stessa direzione e velocità, per rimbalzare su un altro specchio dall'altra parte e ripetere il processo di clonazione.
Due diventano quattro, quattro diventano otto e così via finché i fotoni non vengono amplificati abbastanza da poter passare tutti oltre gli specchi e il materiale ottico in perfetto unisono. Pensateli come membri sincronizzati di una banda musicale nella Rose Parade. E quell'unisono dà al laser la sua potenza. I raggi laser possono rimanere focalizzati su grandi distanze, anche sulla Luna e ritorno.
I laser esistono dal 1960, anche se l'idea risale al 1900 (vedi "Un'eredità di laser e pionieri della fusione laser").
Oggi, i laser sono disponibili in diverse dimensioni, forme, colori e livelli di potenza e vengono utilizzati per qualsiasi cosa, dalla chirurgia negli ospedali, agli scanner di codici a barre al supermercato e persino per riprodurre musica, film e videogiochi a casa. Potresti aver subito un intervento chirurgico LASIK, che corregge la tua vista utilizzando un minuscolo laser per rimodellare la cornea dell'occhio.
Alcuni laser, come i laser a rubino, emettono brevi impulsi di luce. Altri, come i laser a gas elio-neon o i laser a colorante liquido, emettono luce continua. Il NIF, come il laser a rubino, emette impulsi di luce che durano solo miliardesimi di secondo. Non è necessario che la luce laser sia visibile. I raggi NIF iniziano come luce infrarossa invisibile e poi passano attraverso un'ottica speciale che li converte in luce verde visibile e quindi in luce ultravioletta invisibile ad alta energia per un'interazione ottimale con il bersaglio.
I laser possono essere minuscoli costituenti di microchip o immensi come NIF, il laser più energetico del mondo ospitato in un edificio alto 10 piani e largo quanto tre campi da calcio.
