Il laser (acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ovvero amplificazione di luce per emissione stimolata della radiazione) fu costruito per la prima volta nel 1960 dall’americano Theodore H. Maiman. Per festeggiare la ricorrenza, il motore di ricerca Google ha dedicato la giornata di oggi all’inventore del primo laser. Ma come funziona in parole semplici questa tecnologia?
Uno dei primissimi modelli costruiti fu il laser a stato solido a rubino, un particolare dispositivo che si avvaleva di un cristallo di rubino (o di una bacchetta di rubino sintetico) contente lo 0,5 per mille di cromo, i cui atomi venivano stimolati per emettere la luce laser.
Banalizzando un poco, possiamo dire che il principio di funzionamento di un laser è basato su una lampada elettronica a spirale, avvolta attorno alla bacchetta di rubino, in grado di emettere intensi lampi di luce. Questi “flash” luminosi eccitano gli atomi di cromo, inducendoli a passare da uno stato a bassa energia ad uno ad altissima energia.
Dopo qualche millesimo di secondo, essi decadono, emettendo spontaneamente un fotone, un’entità che possiamo immaginare come un minuscolo pacchetto di energia. Quando uno di questi “pacchetti” incontra sulla propria strada un altro atomo di cromo nel suo stadio di massima energia, induce lo stesso a emettere un fotone identico. Le coppie di fotoni identici si muovono assieme nella stessa direzione, si dice dunque che essi si trovano “in fase”.
![Laser, diagramma [credit: http://www.tau.ac.il]](https://i0.wp.com/www.blogalileo.com/wp-content/uploads/2008/05/laserdiagramma.gif "Laser, diagramma [credit: http://www.tau.ac.il]")
In pochi istanti, tale processo si verifica migliaia di volte, dando vita a un vero e proprio fascio di milioni di fotoni, che vengono riflessi ad altissima velocità all’interno della bacchetta di rubino per poi emergere a una delle estremità su cui è stata collocata una particolare superficie riflettente in grado di lasciar passare la luce rossa con una frequenza pari a un millesimo di secondo circa.
A differenza di quanto si possa immaginare, la potenza del laser non risiede nella quantità di energia, ma nella sua concentrazione. Il fascio è perfettamente rettilineo e i fotoni, tutti caratterizzati da una medesima lunghezza d’onda, colpiscono la stessa superficie verso cui il laser è orientato nel medesimo istante.
Un fascio laser può essere tanto potente da forare col suo calore una piastra di acciaio o abbastanza delicato da poter essere utilizzato per incidere la cornea nella microchirurgia oculare. Un piccolo miracolo di luce, nato appena 48 anni fa…
Ciao – lo so, sono un po’ duro di comprendonio – non ho capito come fanno i fotoni a rimanere coerenti e a seguire la stessa direzione dopo essere stati riflessi all’interno della bacchetta di rubino: il fatto stesso che la attraversino riflettendosi non li induce ad uscire deviati? Grazie e scusa la mia ignoranza. Barbamau.
Domanda più che lecita, per ragioni di sintesi nel pezzo non è spiegato in maniera esaustiva. I fotoni compiono il loro tragitto in fase in un ambiente estremamente ristretto e la loro propagazione è completamente “in fase”. Gli specchi sono posti alle due estremità delle bacchetta, e i fotoni fuoriescono da uno dei due solo quando hanno raggiunto una certa angolazione. Ciò contribuisce all’omogeneità del raggio e al suo angolo solido, che si “spalma” diventando luce diffusa spesso a molte migliaia di chilometri di distanza dalla sue fonte.
Il laser creato da Maiman costituì un grande passo in avanti per la fisica, ma era comunque più semplice e rudimentale degli attuali laser, in cui subentrano numerose altre variabili dovute al loro funzionamento più complesso e raffinato.