El rayo láser es uno de los inventos recientes que ha encontrado más aplicaciones prácticas. Se utiliza en astronomía, comunicaciones, medicina, ingeniería, arte, entretenimiento y muchas áreas más. Pueden ser tenues, como los de bolsillo, o potentes como los que se utilizan para cortar acero.
La palabra láser significa light amplification by stimulated emission of radiation, o sea amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. Para entender su funcionamiento debemos conocer un poco sobre los átomos.
Los átomos son muy complejos, pero podemos imaginarlos como un núcleo de partículas positivas y neutras (protones y neutrones) rodeado por electrones. Los electrones giran alrededor del núcleo a distancias variadas, que son llamados niveles de energía. Cuando un átomo recibe energía, por ejemplo por medio de calor, luz o electricidad, los electrones pasan de su nivel u órbita normal a una más alejada del núcleo. Se dice entonces que el átomo ganó energía. Eventualmente el electrón regresa a su nivel original, emitiendo la energía ganada en la forma de fotones, que forman un haz de luz de un color (frecuencia) muy específica, que depende del tipo de átomo y de la cantidad de energía que recibió.
Este es el mismo principio que se usa en la iluminación corriente. Sin embargo la luz de las lámparas se emite en varias frecuencias de onda (colores), y sus fotones se emiten al azar y en todas direcciones. Por el contrario, en un láser la luz es monocromática (de un solo color), coherente (los fotones deben ir en la misma dirección) y organizada (los fotones mantienen una forma ordenada). El resultado es un haz intenso de energía luminosa.
Aunque existen muchos tipos de láser, todos comparten ciertas características. Un láser posee un material cuyos átomos reciben pulsos intensos de luz o electricidad. Los electrones de estos átomos ganan energía, y llegan a un estado de excitación. Se necesitan muchos átomos en este
estado para lograr que el láser funcione eficientemente.
Para que la luz de un láser tenga las características necesarias para su buen funcionamiento, se necesita lo que se conoce como emisión estimulada. Se puede lograr cuando un átomo en cierto grado de excitación libera un fotón que va a chocar otro átomo semejante y en el mismo
nivel de excitación. Este átomo entonces vibrará en la misma frecuencia y la misma dirección que el fotón que recibió. emitiéndo a su vez más fotones de la misma forma.
En los extremos del material donde se producen estas reacciones hay dos espejos, uno de los cuales es parcial, que permite que la luz de una determinada intensidad y color pase a través de él. Los fotones, de una determinada frecuencia de onda, se reflejan entre ambos espejos, induciendo a los átomos del material hasta que alcanzan un nivel de energía semejante. Cuando la luz alcanza una intensidad suficiente puede atravesar el espejo parcial, con lo que se obtiene un haz de luz intenso y coherente, en la dirección donde se producen la mayor parte de los fotones: el rayo láser.
Hay muchos tipos de láser. La substancia que emite los fotones puede ser sólido, líquido, o un tipo de semiconductor. Pueden utilizar rubí, helio, neón, argón y muchas otras substancias. Cada una dará un rayo de una frecuencia diferente, y con aplicaciones diversas.
