Il laser: come funziona e come viene utilizzato oggi nella società

Il laser è un fascio di radiazione elettromagnetica, che a seconda della frequenza può essere di vari colori. Una delle caratteristiche più note di un laser è la capacità di tagliare o di bruciare, e questo è dovuto alla forte irradianza. Questa è una delle caratteristiche per il quale viene enormemente utilizzato oggi.

Come si produce il laser?

Come si produce il laser? Il fascio viene prodotto da una scatolina contenente un solido, un liquido o un gas. Il contenuto contiene atomi, molecole o ioni che possono essere eccitati da un’energia esterna, come ad esempio da un filo di corrente che riscalda gli atomi e li eccita, o anche grazie ad una lampada al plasma, una scarica elettrica o un altro laser. Quando il mezzo attivo viene eccitato, gli atomi o le molecole passano a uno stato energetico superiore. Questa è quindi la fase in cui l’energia inizia ad aumentare, perché il tutto viene accumulato, e non espulso immediatamente.

Il processo chiave che avviene all’interno di un laser è l’emissione stimolata. Gli atomi o le molecole eccitati nel mezzo attivo tendono a tornare al loro stato energetico più basso. Durante questo processo di decadimento, alcuni di essi emettono fotoni, che sono particelle di luce. Nell’emissione stimolata, un fotone incidente sul mezzo attivo può stimolare un atomo o una molecola eccitata a emettere un secondo fotone identico a quello incidente. Questo processo crea una cascata di fotoni identici che si propagano all’interno del mezzo attivo.

Per creare un raggio laser coerente e focalizzato, il laser richiede una cavità ottica. Questa cavità è formata da due specchi, uno parzialmente riflettente e uno completamente riflettente. I fotoni generati all’interno del mezzo attivo vengono riflessi ripetutamente tra gli specchi. Questo processo di feedback ottico permette ai fotoni di accumulare energia e aumentare l’intensità della luce coerente. La luce che riesce a superare lo specchio parzialmente riflettente viene emessa come il fascio laser attraverso l’apertura dell’altro specchio.

La lunghezza d’onda del fascio laser dipende dal mezzo attivo utilizzato. Ad esempio, i laser a gas ionizzati producono fasci laser nel campo dei colori visibili, mentre i laser a semiconduttore possono emettere luce nel campo del visibile o dell’infrarosso.

Inoltre, i laser possono essere progettati per generare impulsi di luce di breve durata, noti come laser ad impulsi ultrabrevi. Questi impulsi possono avere una durata nell’ordine del femtosecondo (10^-15 secondi) o del picosecondo (10^-12 secondi). Tutte queste notazioni fisiche possono essere difficili da capire: per una migliore comprensione potete cliccare qui per una ripassata! I laser ad impulsi ultrabrevi trovano applicazioni nella ricerca scientifica, ad esempio nello studio di fenomeni ultra-rapidi o nella generazione di laser ad alta potenza.

Utilizzi del laser: dalle pulizie alle pratiche di taglio nelle industrie

Gli utilizzi del laser sono davvero tantissimi. Fra i tanti ricordiamo la rimozione della vernice: il laser cleaning è capace di levare un singolo strato di vernice alla volta, senza danneggiare la mattonella o il muro retrostante. Il laser può essere anche utilizzato per la pulizia di stampi o di componenti meccaniche: riguardo ciò abbiamo scritto un articolo apposito riferito al laser cleaning!

Il laser viene utilizzato per tagliare materiali in modo preciso ed efficiente. Funziona inviando un potente raggio di luce concentrato su un punto specifico del materiale da tagliare. Questa luce ad alta energia può fondere, vaporizzare o bruciare il materiale, permettendo di ottenere tagli puliti e precisi. Questo processo si ripete man mano che il laser si sposta lungo il percorso di taglio desiderato.

Una delle grandi vantaggi del taglio laser è la sua precisione. Il laser può eseguire tagli molto precisi e dettagliati con bordi ben definiti. Questo è particolarmente utile quando è necessario tagliare materiali complessi o creare forme intricate. Inoltre, il taglio laser può essere automatizzato e programmato, consentendo di riprodurre esattamente lo stesso taglio molte volte.

L’industria manifatturiera fa ampio uso del taglio laser. I materiali comuni tagliati con il laser includono legno, plastica, tessuti, cartone e metalli come l’acciaio inossidabile, l’alluminio e il rame. Anche altre industrie, come l’elettronica e l’abbigliamento, utilizzano il taglio laser per produrre componenti e prodotti finiti.

Infine il laser, può anche essere regolato ad una energia tale che non distrugga o tagli molto: può essere “settato” in modo tale da incidere solamente qualcosa. Questo processo si chiama marcatura laser. Ad esempio anche nelle coppe, quando scrivono il nome della squadra che vince, è capitato che utilizzano dei laser poco potenti chiaramente.