Propiedades Cuantitativas De La Luz

Propiedades Cuánticas de la Luz

Los campos de la Física Atómica y Molecular están dominados por los procesos cuánticos. El tratamiento que se da aquí está limitado a una revisión sobre las características de la absorción, emisión, y emisión estimulada las cuales son esenciales para la comprensión de los láseres y sus aplicaciones.

Las transiciones atómicas que emiten o absorben luz visible son generalmente transiciones electrónicas, que se pueden describir en términos de saltos electrónicos entre niveles de energía atómica cuantizados.

Interacción de la Radiación con la Materia

Espectro Electromagnético

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Láseres

El proceso cuántico crucial, necesario para la operación de un láser, es la emisión estimulada de la luz.

Inversión de Población

Luz Coherente

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Conceptos de Láser

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Inversión de Población

Como precondición para que se efectúe la acción del láser, hay que conseguir una significativa inversión de población en los estados de energía atómico o molecular. Los electrones normalmente residen en el estado de energía mas bajo. Se pueden elevar a estados excitados por absorción, pero de esta manera solamente, no se puede recolectar una significativa cantidad de ellos, ya que tanto la emisión espontánea como la emisión estimulada, los llevará de nuevo de vuelta a su estado anterior.

La inversión de población no se puede conseguir con solo dos niveles, porque la probabilidad de absorción y emisión espontánea es exactamente la misma, como lo demostró Einstein y fueron expresados en los coeficientes de Einstein A y B. El tiempo de vida de un estado excitado es de unos 10-8 segundos, de modo que en términos prácticos, tan pronto como se elevan los electrones a niveles superiores, caen de nuevo hacia abajo emitiendo fotones. El caso del láser de helio-neónilustra una de las formas de obtener la inversión de población necesaria. Índice

Conceptos de Láser

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Luz Coherente

La coherencia es una de las propiedades particulares de la luz del láser. Surge del proceso de emisión estimulada que proporciona la amplificación. Puesto que un estímulo común arranca el proceso de emisión que proporciona la luz amplificada, los fotones emitidos están "acompasados" y tienen una definida relación de fase unos con otros. Esta coherencia se describe en términos de coherencia temporal y coherencia espacial, las cuales son importantes para la producción de la interferencia que se usan en los hologramas.

La luz ordinaria no es coherente, porque se trata de átomos independientes que emiten en escalas de tiempo de alrededor de 10-8 segundos. Hay grado de coherencia en fuentes como la línea verde del mercurio y algunas otras útiles fuentes espectrales, pero su coherencia no se acercar a la de un láser.

Características de la Luz Láser

Inversión de Población

Luz Coherente

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Luz Paralela de un Láser

La luz típica de un láser, emerge en un haz muy fino con muy poca divergencia. Otra forma de decir esto es que el

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