É bem provável que, nos meses que separam a finalização deste artigo pelo autor até este exato momento – em que ele é lido por você, leitor –, dezenas ou mesmo centenas de novas aplicações para o laser já tenham sido idealizadas e desenvolvidas. Daí se dizer que esse magnífico instrumento é “uma solução em busca de problemas”.

 

Da própria física à medicina, da indústria ao comércio, da computação ao entretenimento, não há hoje atividade humana em que essa invenção não tenha uma aplicação. Currículo invejável para algo com pouco menos de meio século de vida. Embora suas aplicações sejam importantes, o estudo do laser em si está longe de ser concluído. Entender esse fenômeno é papel de uma das mais ativas áreas da investigação científica deste início de século.

 

O princípio básico de funcionamento do laser está baseado nas leis fundamentais da interação da radiação luminosa com a matéria. Mais especificamente, a luz laser é resultado de um fenômeno denominado emissão estimulada. E daí vem seu nome: laser , em inglês, significa luz amplificada pela emissão estimulada de radiação.

 

A emissão estimulada consiste no seguinte: vamos imaginar um átomo de determinado material e supor um elétron desse átomo que esteja em um estado excitado, ou seja, com ‘excesso’ de energia.

 

Esse elétron excitado apresenta uma forte tendência de voltar para o seu estado ‘natural’, isto é, para um nível de energia mais baixa. Ao fazer isso, ele devolve ao meio essa energia na forma de um pacote de luz (fóton). Porém, sozinho esse retorno é extremamente demorado – pelo menos, nas escalas de tempo dos processos atômicos. Mas ele pode ser antecipado com a ajuda de um agente externo: outro fóton. Portanto, a emissão estimulada resulta em dois fótons: um emitido pelo átomo excitado ao voltar ao seu estado de energia mais baixo, e o próprio fóton que ‘acelerou’ (ou estimulou) esse processo. Os dois são idênticos.

 

Na produção da luz laser , basicamente, um meio ativo – ou seja, uma amostra sólida, líquida ou gasosa –, contendo energia na forma de inúmeros átomos excitados, é colocado no interior de uma cavidade óptica – para nossos propósitos aqui, podemos imaginar essa cavidade como um recipiente com as paredes internas espelhadas.

 

A luz do laser , portanto, provém justamente da emissão de fótons que ocorre quando, em um processo estimulado pela própria luz, elétrons retornam de seus estados excitados para níveis mais baixos de energia, acumulando na cavidade porções de luz fisicamente idênticas.

Vanderlei Salvador Bagnato
Instituto de Física de São Carlos,
Universidade de São Paulo.