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Exposición, radiación láser, Apuntes de Química

Exposición radiación láser de la clase de fitoquimica UPTC

Tipo: Apuntes

2022/2023

Subido el 08/03/2023

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andersson-felipe-montana-hernandez 🇨🇴

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RADIACIÓN LÁSER
DEFINICIÓN
Es un acrónimo de Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de
Radiación. Debido a que los láseres son haces de luz artificial poseen
características que difieren de la luz natural, lo que les permite ser
utilizados en diversas aplicaciones en una gran variedad de campos
NATURALEZA
1. El Principio detrás de la generación del láser
Excitación: Para generar un láser, se requieren átomos o
moléculas conocidas como el medio del láser. La exposición
de este medio de láser a energía externa (la luz de bombeo)
hace que los átomos pasen de su estado fundamental, en el
que tienen baja energía, a un estado excitado, en el que
poseen alta energía. En el estado de excitación, los
electrones de un átomo se mueven de las capas internas a
las exteriores.
Emisión Natural: Después de transcurrir cierta cantidad
de tiempo, el átomo en estado excitado vuelve a su estado
fundamental. (Al tiempo que tarda el átomo para pasar de
su estado fundamental al excitado, se le llama tiempo de
vida de fluorescencia.) En ese momento, la energía
conferida al átomo se emite como luz (emisión natural) con
una longitud de onda predeterminada. El principio de
generación de láser utiliza el proceso de excitación y
emisión natural para crear luz láser.
2. El principio detrás de la amplificación láser
Emisión estimulada: Para utilizar luz emitida
naturalmente como un láser, ésta debe ser amplificada. Los
átomos mantenidos en estado excitado durante un período
prescrito de tiempo, liberan luz debido a la emisión natural y
luego vuelven a su estado fundamental. Sin embargo, si la
luz de bombeo se fortalece, el número de átomos en estado
excitado, así como la cantidad de luz emitida de forma
natural, aumentan. Esto conduce a un fenómeno conocido
como emisión estimulada. La emisión estimulada se produce
cuando se aplica luz a un átomo excitado, a fin de estimularlo
y generar luz incrementalmente más fuerte. Cuanto mayor
sea el número de
átomos en estado excitado, mayor será la cantidad de
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RADIACIÓN LÁSER

DEFINICIÓN

Es un acrónimo de Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación. Debido a que los láseres son haces de luz artificial poseen características que difieren de la luz natural, lo que les permite ser utilizados en diversas aplicaciones en una gran variedad de campos

NATURALEZA

1. El Principio detrás de la generación del láser

 Excitación: Para generar un láser, se requieren átomos o

moléculas conocidas como el medio del láser. La exposición de este medio de láser a energía externa (la luz de bombeo) hace que los átomos pasen de su estado fundamental, en el que tienen baja energía, a un estado excitado, en el que poseen alta energía. En el estado de excitación, los electrones de un átomo se mueven de las capas internas a las exteriores.

 Emisión Natural: Después de transcurrir cierta cantidad

de tiempo, el átomo en estado excitado vuelve a su estado fundamental. (Al tiempo que tarda el átomo para pasar de su estado fundamental al excitado, se le llama tiempo de vida de fluorescencia.) En ese momento, la energía conferida al átomo se emite como luz (emisión natural) con una longitud de onda predeterminada. El principio de generación de láser utiliza el proceso de excitación y emisión natural para crear luz láser.

2. El principio detrás de la amplificación láser

 Emisión estimulada: Para utilizar luz emitida

naturalmente como un láser, ésta debe ser amplificada. Los átomos mantenidos en estado excitado durante un período prescrito de tiempo, liberan luz debido a la emisión natural y luego vuelven a su estado fundamental. Sin embargo, si la luz de bombeo se fortalece, el número de átomos en estado excitado, así como la cantidad de luz emitida de forma natural, aumentan. Esto conduce a un fenómeno conocido como emisión estimulada. La emisión estimulada se produce cuando se aplica luz a un átomo excitado, a fin de estimularlo y generar luz incrementalmente más fuerte. Cuanto mayor sea el número de átomos en estado excitado, mayor será la cantidad de

emisión estimulada. Esto genera que la luz se amplifique a alta velocidad, lo que hace posible la obtención de luz coherente, monocromática, la cual conforma un láser.

láser. La longitud de onda de oscilación más común es de 10.6 μm 0.42 Mil. La composición del gas es como sigue: <10% de CO2, aproximadamente 30% de nitrógeno (N2), un pequeño porcentaje de xenón (Xe), y el resto es helio (He). Los porcentajes de los componentes difieren entre los gases, y los componentes cambian de acuerdo con la construcción y las características del láser.

3. Láser de estado sólido (láser YAG, método de

bombeo lateral): Los láseres YAG de método de bombeo

lateral son láseres de estado sólido que utilizan cristales YAG como su medio de láser. El YAG (granate de itrio y aluminio) es un cristal que está dopado con Nd (neodimio). El oscilador se construye con diodos de bombeo láser dispuestos en paralelo, a cada lado del eje del cristal YAG. El resonador está construido con un par de espejos y un switch Q dispuesto entre ellos. La longitud de onda de oscilación es de 1064 nm. Gracias al método de bombeo lateral, la luz de bombeo se aplica sobre una amplia zona, por lo que es posible aplicar una alta cantidad de energía, y por tanto obtener una alta potencia de salida. El ancho de pulso es relativamente largo: de 100 nanosegundos a unos pocos milisegundos, lo que hace posible la generación de pulsos con gran cantidad de energía. Estos láseres se utilizan típicamente para el marcado, corte, grabado y soldadura de metales.

4. LÁSER DE FIBRA: Los láseres de fibra utilizan este núcleo

como el medio de láser para amplificar la luz. En la composición general de un láser de fibra, se utiliza un diodo láser para generar la luz de pulsos conocida como luz semilla, y dos o más etapas de amplificadores de fibra para amplificar la luz. Los diodos láser de bombeo se componen de múltiples diodos láser de emisor único. Los diodos láser entregan una potencia de salida baja, por lo que este sistema tiene la ventaja de disminuir la carga de calor, que permite una vida de servicio larga. Asimismo, el aumentar el número de diodos láser aumenta la potencia de salida del láser. El láser se propaga mientras está encerrado en el núcleo. Cuanto más lejos viaje el láser, al tiempo que es amplificado por los átomos excitados, más intenso se convierte el mismo.

CARACTERISTICAS DE LA RADIACIÓN LÁSER

1. Monocromaticidad:

La luz natural incluye una variedad de longitudes de onda, que van desde los rayos ultravioleta a los infrarrojos. En comparación, el láser es un haz de luz con una única longitud de onda. El índice de refracción de la luz varía dependiendo de su longitud de onda,

lo que genera el fenómeno de que la luz natural que atraviesa un lente se expanda en función de las longitudes de onda de cada luz en particular. Dado que un láser sólo presenta una única longitud de onda, sólo se refracta en una dirección.

  1. DIRECCIONALIDAD : La direccionalidad es la propiedad de mantener la dirección del sonido o de la luz, a medida que éstos viajan a través del espacio. La luz natural es una colección de haces de luz que se propagan en cualquiera y todas las direcciones. En comparación, la luz láser tiene una alta direccionalidad, lo que facilita diseñar sistemas ópticos que hacen que la luz avance sin expandirse.
  2. COHERENCIA : Teniendo en cuenta que la luz es una onda, se puede decir que cuanto más uniforme sea su fase, mayor será la coherencia de la misma. Debido a que la fase, longitud de onda y dirección de la luz láser es la misma, es posible mantener la onda fuerte y transmitir haces láser sobre una larga distancia sin que sufran difusión. 4. Densidad de alta energía : La luz láser se puede concentrar casi hasta su límite de difracción, lo que es imposible con la luz natural. Al concentrar la luz láser en un haz pequeño se logra aumentar la intensidad de la luz, hasta tal punto donde el láser puede cortar metal.

EFECTOS BENEFICOS Y/O PERJUDICIALES

La clase de un sistema láser debe figurar en la etiqueta colocada en el mismo dispositivo, con las frases de advertencia para que el usuario conozca a que riesgo está expuesto, y en el manual de instrucciones / operaciones del dispositivo láser.

USOS Y APLICACIONES

En cuanto a sus aplicaciones médicas, el láser es ampliamente utilizado en la parte estética. Dos vertientes que se conocen son en la eliminación de tatuajes y en la depilación.} Otra aplicación estética en la que se utiliza el láser es en la depilación. Aquí, se trata de quemar la raíz de los cabellos. Esto representa una alternativa,