Physics 2000 Einstein's Legacy Lasers

Interacciones Atomo-Luz

Bien, Kyla, qué recuerda acerca de cómo la luz interactúa con los átomos?

Bueno, yo sé que si la luz del color adecuado impacta un átomo, este impulsará un electrón a un nivel más elevado de energía. Y después el electrón vuelve a su estado original, liberando luz del mismo color en alguna dirección aleatoria.

Correcto. Pero Einstein, hace más de 60 años, se dió cuenta de otra cosa que podría también ocurrir. Vea si puede descubrirlo al jugar con el applet de abajo. Ajuste el "brillo" de la fuente de luz, con lo cual se hace que las partículas de luz llamadas fotones, lleguen más rápidamente y trate de identificar si ocurre algo curioso.


Algo raro esta pasando...cuando un fotón impacta un átomo que ya estaba previamente excitado, parece como si el átomo liberara el fotón.

Notó en qué dirección sale el fotón?

Veamos...Si, termina yendo en la misma dirección que el fotón incidente.

Si! Este es el hecho clave que Einstein descubrió y que hace posible el láser. Cuando un fotón impacta un átomo que ya estaba excitado, el átomo libera un nuevo fotón que es completamente idéntico al incidente; el mismo color, yendo en la misma dirección. Llamamos a este proceso: "emisión estimulada".

Un fotón impacta un átomo excitado...
Y el átomo emite un nuevo fotóa exactamente como el primero.

Creo que ya lo entiendo...un fotón golpea un átomo excitado y entonces tenemos dos fotones viajando juntos. Cuando uno de ellos encuentre otro átomo excitado, entonces tendremos tres fotones y así sigue, pero todos son exactamente iguales porque han sido 'clonados' por medio de la emisión estimulada.

Exactamente, luego el número de fotones es amplificado. La palabra láser es la abreviación de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". (Amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación).

Ya veo por que lo acortaron!

Por cierto, estamos representando la luz como pequeñas partículas en esta imágen, pero también se puede pensar como ondas. Entonces, la luz incidente es una onda y cuando golpea el átomo excitado, el átomo libera alguna energía que simplemente hace que la onda sea mayor.

Una onda electromagnética impacta un átomo excitado...
Y la onda toma la energía extra el átomo para hacerse una onda mayor.