LASER E APPLICAZIONI by simonestaiano328

Laser GIUGNO 2021 € 9.50 IN ITALIA

Simone Staiano VA

uomo e salute

Sommario 6 Intuizione

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Storia

Invenzione

Introduzione Premessa

13 Applicazioni

Innovazione & futuro

Introduzione

Il laser è un dispositivo in grado di emettere un sottile fascio di luce brillante e colorato. Sebbene possa sembrare un'invenzione alquanto moderna, fu brevettato da Townes e Shawlow nel 1954, mentre il primo laser fu costruito nel 1960. La sua prima comparsa avvenne nel 1964 quando l'agente segreto 007, James Bond, fu quasi tagliato a metà da un raggio laser nel film "Goldfinger". Ma a parte i cattivi di Bond, nessun altro aveva di cosa fare con un raggio laser, tanto che i due fisici lo definirono come una "soluzione in cerca di un problema", senza considerare l'importanza pratica che di lì a poco avrebbe assunto. Oggi i laser sono utilizzati nelle telecomunicazioni, in medicina come inibitore del dolore, in chirurgia vengono utilizzati al posto del bisturi, in siderurgia per tagliare le lastre di metallo o più semplicemente fungono da lettori di codice a barra, o contribuiscono alla trasmissione di segnali elettrici che circolano nei cavi in fibra ottica. Recentemente il laser ha consentito la rilevazione delle onde gravitazionali, per cui è stato assegnato il premio Nobel nel 2017. Tutti i giorni ci confrontiamo, seppur inconsciamente, con i laser, ma sappiamo davvero cosa sono e come funzionano?

làser

s. m.

Il termine "Laser" è un acronimo: "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", tradotto in italiano "Amplificazione ( ) della luce attraverso l'Emissione Stimolata di Radiazioni". In fisica le parole hanno una loro importanza, così come questa sigla che indica un'amplificazione, cioè l'aumento di un germe primario di una piccola luce iniziale, che si produce casualmente (come una palla di neve che cade dalla sommità di un monte). Quindi, questa tecnologia L.A.S.E.R. consente la creazione di dispositivi in grado di emettere un fascio di luce coerente nello spazio e nel tempo. Il termine si è talmente diffuso da assumere, in lingua inglese, i connotati di un verbo (to lase) a tutti gli effetti, cosicché con "lasing" si indica l'attività stessa d'emissione di un raggio laser.

Scienze La PCR è una tecnica di biologia molecolare per replicare ripetutamente (amplificare), in modo estremamente selettivo, un tratto definito di DNA del quale si conoscono le sequenze nucleotidiche iniziali e terminali.

Premessa

paradosso

quantistico

La luce è un'onda elettromagnetica o un corpuscolo? Newton pensava che la luce avesse natura corpuscolare, cioè che fosse costituita da particelle, perché con questa ipotesi riusciva a spiegare i suoi esperimenti di riflessione e rifrazione della luce. La luce visibile è anche un’onda elettromagnetica. In fisica con il termine onda si indica una perturbazione che nasce da una sorgente e si propaga nel tempo e nello spazio, trasportando energia o quantità di moto senza comportare uno spostamento della materia. Una carica elettrica in movimento genera, oltre che un campo elettrico, un campo magnetico e la propagazione contemporanea di perturbazioni periodiche dei due campi dà origine al fenomeno ondulatorio dell’elettromagnetismo, teorizzato da Maxwell nel 1864 tramite quattro equazioni:

Teorema di Gauss per il campo elettrico: Φs (E) = ∫Ed(S) = ∑Q(t)/ε Il flusso Φs (E), del campo elettrico E, attraverso una qualsiasi superficie chiusa S (detta anche superficie gaussiana), è direttamente proporzionale alla somma algebrica delle cariche in essa contenute. Questa legge afferma che le cariche sono sorgenti del campo elettrico. Teorema di Gauss per il campo magnetico: Φs (B) = ∫Bd(S) = 0 Il flusso Φs (B), del campo magnetico B, attraverso una qualunque superficie chiusa S, è nullo. Questa legge afferma che non esistono poli magnetici isolati. Legge di Faraday – Neumann – Lenz: Γ(E) = ∫Ed(ℓ) = - ∆Φs (B)/ ∆t La circuitazione Γ(E), del campo elettrico lungo una linea chiusa ℓ, è uguale alla variazione del flusso del campo magnetico attraverso una qualunque superficie S che ha la linea ℓ come bordo. Questa legge afferma che il campo elettrico può essere generato sia da cariche elettriche sia da campi magnetici il cui flusso varia nel tempo.

Legge di Ampère – Maxwell: Γ(B) = ∫Bd(ℓ) = µ(I(c) + I(s)) La circuitazione Γ(B), del campo magnetico lungo una linea chiusa ℓ , è direttamente proporzionale alla somma della corrente di conduzione I(c), e alla corrente di spostamento I(s), concatenate con la linea ℓ . Questa legge afferma che le sorgenti del campo magnetico sono le correnti elettriche e i campi elettrici variabili.

Premessa

Le onde elettromagnetiche Cosa succede quando una carica elettrica oscilla avanti e indietro tra due punti di moto armonico? Questo movimento genera: - un campo elettrico variabile, perché la carica cambia continuamente posizione; - un campo magnetico variabile, perché una carica elettrica che oscilla equivale a una corrente elettrica alternata. Per le equazioni di Maxwell, precedentemente descritte, un campo magnetico variabile genererà un campo elettrico variabile e viceversa. Si ha una perturbazione nello spazio che rappresenta un'onda elettromagnetica dove i due campi oscillano su piani perpendicolari e in fase tra di loro. Inoltre, i moduli dei due campi sono legati dalla seguente relazione: E = cB. L'onda elettrica si può rappresentare matematicamente ( ), come qualsiasi onda, nella forma: E = E(0)sen(kx - ωt) mentre l'onda magnetica si può scrivere analogamente nella forma: B = B(0)sen(kx - ωt). k è il numero d'onda, dato da k = 2 π /λ mentre ω è la pulsazione dell'onda, data da ω = 2π/T = 2 π f .

Le principali caratteristiche di un’onda sono: 1) Lunghezza d’onda (λ): è la distanza tra due massimi o due minimi, si misura in metri; 2) Periodo (T): è il tempo necessario a compiere un’oscillazione completa, si misura in secondi; 3) Frequenza (√) o (f): è il numero di oscillazioni nel tempo, viene misurata in Hz; 4) Velocità (v): è la velocità con cui si propaga l’energia trasportata dall’onda, si misura in m/s; 5) Ampiezza: è la massima altezza dell’onda, si misura in metri. Esiste poi la relazione ν =c/λ dove (c) è la velocità della luce nel vuoto: 3 x 10^8 m/s. L’energia dipende poi dalla costante di Plank (h = 6,63 x 10-34 Js) per cui Ε = hc/λ. A seconda dell’energia presente si hanno diversi tipi di radiazioni elettromagnetiche: raggi gamma, raggi X, raggi ultravioletti, luce visibile, raggi infrarossi, microonde e onde radio. Tutte queste radiazioni compongono lo spettro elettromagnetico. La luce visibile è una piccola porzione compresa tra il violetto (400 nm) e il rosso (700 nm). Le differenti lunghezze d’onda vengono interpretate dal cervello come colori.

Premessa

Matematica A grande distanza dalla sorgente, l'onda può essere considerata piana. Profilo spaziale nell'istante t: Fissiamo a un certo istante di tempo la forma dei campi elettrici e magnetici nello spazio. Sia il campo elettrico che il campo magnetico oscillano secondo un andamento sinusoidale. Le onde sinusoidali, dette anche funzioni sinusoidali, si ottengono da trasformazioni elementari della funzione seno. Quest’ultima è una funzione trigonometrica, periodica e limitata. L’espressione analitica di una generica onda sinusoidale è: s(t)=Asin(ωt)

luce

Come si evince dal grafico, le principali proprietà della funzione sinusoidale sono: - dominio in tutto l’insieme ℝ - funzione dispari - funzione limitata nell’intervallo [ - A; A ] - funzione periodica di periodo T = 2π/ω

& laser

La differenza tra una lampadina e un laser persiste nelle diverse caratteristiche di propagazione del fascio (un solo filamento di luce rispetto alla lampadina che si allarga a ventaglio). Per quanto, in realtà, nemmeno i raggi laser siano perfettamente monocromatici (quindi brillanti), essi sono in grado di concentrare la quasi totalità della loro energia in una banda spettrale molto ristretta. In un fascio di luce normale i fotoni si muovono in modo disordinato: hanno diverse lunghezze d'onda e si spostano in direzioni diverse. Viceversa, in un fascio

di luce laser i fotoni sono emessi nello stesso istante (luce coerente), si muovono in maniera sincronizzata tutti nella stessa direzione e hanno la stessa lunghezza d'onda. La luce laser non si diffonde nello spazio, ma è concentrata in un punto preciso generando un fascio di luce molto sottile e intenso nonché facilmente direzionabile. Ricapitolando il fascio laser è formato da raggi che hanno: • la stessa lunghezza d’onda e lo stesso colore (monocromaticità); • la stessa fase (coerenza); • la stessa direzione (collimazione).

L' intuizione di Einstein All'epoca dell'invenzione del laser era già noto che tutti i sistemi atomici possedevano degli stati stazionari, detti livelli del sistema, attorno a cui orbitano gli elettroni. Esaminando il caso più semplice di un nucleo e di un elettrone possiamo considerare uno stato, cosiddetto fondamentale, in cui l’energia ha il valore minimo e uno stato eccitato in cui l’elettrone è a una distanza maggiore dal nucleo e l’energia è più alta. Secondo il modello atomico proposto da Bohr gli elettroni si muovono su diversi livelli energetici (orbitali), ma se l’atomo riceve energia dall’esterno, gli elettroni passano da uno stato di stabilità ad un livello superiore (processo di assorbimento). Quando un elettrone eccitato presenta un eccesso di energia, spontaneamente la libera sotto forma di fotone, così da tornare a un livello di maggiore stabilità (processo di emissione spontanea). Einstein aveva previsto un terzo meccanismo di interazione della luce con la materia:

se un fotone interagisce con un atomo in uno stato eccitato provoca l’emissione di un secondo fotone nella stessa direzione ed in maniera coerente con il fotone incidente. Si ha, con questa emissione stimolata, un'amplificazione del segnale.

Intuizione

Transizione elettronica

Per capire il principio di funzionamento del laser, è necessario approfondire la conoscenza di queste transizioni di livello: I) Assorbimento di energia E' il processo per cui un elettrone è indotto a transitare, da un livello di energia E(1) a uno di energia E(2) (>E(1)), dalla presenza di un campo elettromagnetico di

energia hv (1,2) pari (o vicina) alla differenza di energia fra i due livelli.

livelli energetici

fotone incidente

II) Emissione spontanea di energia Già noto ai tempi di Einstein, risulta essere il processo per cui un elettrone decade spontaneamente (ossia in assenza di perturbazioni esterne) da un livello di ener-

gia E(2) a uno E(1) (<E(2)), vuoto, emettendo un fotone di energia hv(1,2) = E(2)-E(1). L'elettrone decade perché risulta essere instabile ed eccitato.

fotone incidente

diffusione anelastica

III) Emissione stimolata di energia Nota anche come emissione “indotta”, essa è il processo per cui un elettrone è indotto a transitare, da un livello di energia E(2) a uno di energia E(1)(<E(2)), dalla presenza di un campo elettromagnetico di energia hv (1,2) pari (o vicina) alla differenza di energia fra i due livelli. Le caratteristiche principali di tale transizione sono che:

· il secondo fotone creato è totalmente coerente con il primo: ha medesimi momento, fase, frequenza e polarizzazione del fotone incidente; · l'ampiezza del campo magnetico cresce linearmente, ma l'intensità cresce quadraticamente con N, numero dei fotoni emessi.

l'elettrone si trova già in uno stato eccitato

emissione stimolata fotone incidente

La storia dell'invenzione del laser coinvolge molte persone: il proprietario di un negozio di caramelle, un fotografo e almeno tre scienziati che condividono l’onore di essere gli inventori di questo apparato che ha rivoluzionato le nostre esistenze. Tutto comincia con Einstein, che per primo descrive nel 1916 il principio-base del laser: l’emissione stimolata. Per qualche tempo, la comunità scientifica rimane quasi del tutto indifferente a tale concetto. Solo 35 anni dopo l’osservazione di Einstein, un fisico di nome Charles H. Townes, professore alla Columbia University di New York, se ne ricorda. E nel 1954, costruisce un dispositivo precursore del laser per amplificare microonde usando l'emissione stimolata: un maser. Alla Columbia, Townes è circondato da numerosi premi Nobel e nel 1957 inizia a lavorare come consulente presso la ricca compagnia telefonica Bell con suo cognato, Art Schawlow (fig. 1). Ma la storia è molto più complicata. Nel 1957, uno studente incontra Townes per discutere del “maser ottico”: il suo nome è Gordon Gould. Quest’ultimo comincia a lavorare giorno e notte sull’idea del maser ottico. Tre settimane dopo, Gould ha in mano l’idea del laser, compresa la brillante intuizione di usare due specchi per far sì che l'emissione stimolata rimbalzi avanti e indietro tra di loro, così da aumentare l’intensità della radiazione ed ottenere un fascio molto intenso, che alla fine emerge da

uno dei due specchi in parte trasparente. Le parole sono importanti, anche nella scienza: Gould (fig. 2) considera la sua invenzione qualcosa di diverso dal maser e decide di dargli un nuovo nome: LASER. A differenza del metodico Townes, Gould è un inventore intuitivo e subito comprende le potenzialità concrete del laser. Il 13 novembre 1957 irrompe in un negozio di caramelle del Bronx e fa firmare il suo block notes con le idee del suo laser al proprietario, che è un notaio. Gould vuole subito brevettare la sua creazione ed ha bisogno di una prova che dimostri che egli sia l’inventore. Il problema è che quando consulta un avvocato capisce che deve costruire un laser prima di poter chiedere il brevetto. Nel frattempo, anche Townes e Schawlow stanno facendo progressi e sviluppano fondamentalmente le stesse idee che, da bravi ricercatori universitari, pubblicano sulla rivista “Physical Review Letters” nel 1958. E’ appena cominciata una guerra di 30 anni tra loro e Gould per stabilire chi per primo concepì l’idea del laser e che alla fine si concluderà con una serie di compromessi che renderà tutti ricchi e felici. Nel 1959 si svolge un importante convegno nei pressi di New York e lo sviluppo del laser è uno degli argomenti principali. La scienza è fondata sulla condivisione di dati e risultati, ma in quell’occasione nessuno è disposto a rivelare troppi dettagli per non dare alcun vantaggio ai rivali nella corsa al laser.

Uno dei problemi è quale materiale utilizzare per ottenere l’emissione stimolata. Alcuni propongono il potassio, altri una miscela di elio e neon o forse cesio. Il rubino sembra promettente, ma nel suo discorso Schawlow risolutamente afferma che non avrebbe mai funzionato. Tra gli ascoltatori c’è uno sconosciuto scienziato californiano: Ted Maiman (fig. 3). Maiman è una persona indipendente, competitiva e ostinata e non è affatto convinto delle conclusioni di Schawlow. Tornato in California, esegue alcuni esperimenti sul rubino e si convince che può funzionare. Una delle questioni che Maiman deve affrontare è come ottenere la grande quantità di energia necessaria per eccitare gli atomi nella cavità del laser per ottenere l’inversione di popolazione. Un fotografo dilettante che lavora con lui gli dà l’idea di cui ha bisogno: basta usare una lampada flash! Nessuno s’immagina che il rubino e una lampada flash stanno portando un “outsider” di Malibù vicino al traguardo. Dopo alcuni mesi di esperimenti, Maiman è pronto a provare la sua creazione straordinariamente semplice: una piccola bacchetta di rubino ricoperta da uno strato di argento riflettente, inserita in una lampada flash a spirale. Il flash eccita gli atomi dentro al rubino, provocando l’emissione stimolata di luce che, dopo aver rimbalzato avanti e indietro nella cavità, esce dal laser come un fascio intenso e concentrato. Semplice e perfetto.

L'invenzione L’emissione stimolata è il principio di funzionamento del laser: man mano che i fotoni avanzano nel sistema si verifica una continua amplificazione del segnale. Consideriamo un tubo contenente un materiale, ad esempio un gas, reso attivo da una scarica elettrica e chiuso da due specchi piani, paralleli e riflettenti. In questo modo i fotoni fanno un percorso avanti e indietro, ma solo i fotoni in una precisa direzione (perpendicolare agli specchi) verranno amplificati ottenendo quindi un fascio di luce unidirezionale, che è una delle caratteristiche fondamentali della luce laser. Inoltre, il sistema si autosostiene, cioè gli atomi che tornano nello stato fondamentale vengono eccitati nuovamente e abbiamo nel tubo l’innesco di una oscillazione. Se uno dei due specchi è semitrasparente si ha un fascio utile in uscita.

1) Mezzo attivo: da ciò dipende la lunghezza d’onda dell’emissione. Il mezzo attivo può essere gassoso (ad esempio anidride carbonica, miscela di elio e neon, ecc.), liquido (solventi, come metanolo, etanolo o glicole-etilenico, a cui sono aggiunti coloranti chimici come cumarina, rodamina e fluoresceina) o solido (rubino, neodimio, semiconduttori, ecc.); 2) Sistema di pompaggio; 3) Cavità ottica; 4) Specchio semiriflettente; 5) Luce laser.

All’interno di un tubo delimitato da due specchi S viene inserito del gas (per esempio neon ). C e A sono due elettrodi che possono essere collegati a un generatore.

Con una scarica elettrica (1000 V) tra C e A, molti atomi di neon assumono uno stato eccitato: quando gli atomi eccitati sono in numero prevalente, si parla di inversione di popolazione. Gli atomi di neon ogni tanto si diseccitano, emettendo in tutte le direzioni fotoni di una certa lunghezza d’onda, in quanto gli elettroni scendono al livello energetico inferiore.

A un certo punto uno di questi fotoni si dirige parallelamente all’asse del tubo verso lo specchio, dove verrà riflesso. Il fotone viene riflesso esattamente in direzione parallela all’asse e nel tubo può incontrare degli atomi di neon ancora in uno stato eccitato. Dato che la frequenza del fotone incidente è proprio quella della radiazione che l’elettrone del neon può emettere nel diseccitarsi, si ha l’emissione stimolata.

A questo punto lo stesso fenomeno si può ripetere con entrambi i fotoni, i quali, sul loro percorso, possono incontrare gli atomi di neon eccitati. Ciascuno dei due fotoni riflessi dà luogo a sua volta all’emissione stimolata, per cui ora si hanno quattro fotoni collimati e in fase. Il processo poi prosegue in una vera e propria reazione a catena. Essendo uno dei due specchi semiriflettente (riflessione al 95%) da esso può così fuoriuscire un fascio di luce perfettamente collimato e monocromatico (cioè di un’unica frequenza).

Arte

Nel vivace e stimolante panorama dell'Arte povera spicca fra tutti Mario Merz. Quest'ultimo, affascinato dalle banali forme degli oggetti quotidiani, utilizza nelle sue opere tubi a neon di varie forme.

Invenzione

L'inversione di C'è una cosa importante da precisare a riguardo. Abbiamo supposto che tutti gli atomi siano nello stato eccitato e quindi ogni fotone in arrivo viene amplificato. Ma in realtà ci sono molti atomi che sono in uno stato fondamentale e che quindi non amplificano la radiazione ma la riducono per assorbimento. Quindi, perché il sistema laser funzioni, cioè si abbia un guadagno netto, bisogna che il numero di atomi nello stato eccitato, capaci di dare emissione stimolata, sia maggiore di quello degli atomi nello stato fondamentale che danno assorbimento, cioè che ci sia quella che viene detta “inversione di popolazione”. Un materiale in cui c’è “inversione di popolazione” è detto materiale attivo, cioè adatto per l’effetto laser.

sistemi a tre livelli di energia

Sono i più intuitivi nella spiegazione del principio di funzionamento del laser e sono stati i primi a essere utilizzati (laser a rubino di Maiman, 1960). Si considerino tre livelli energetici 1, 2, 3 con energia E(1) < E(2) < E(3), e popolazioni, inizialmente N(1)= N e N(2) = N(3) = 0 . Se sottoponiamo gli atomi a una radiazione v(1,3) il processo di assorbimento ottico ecciterà gli atomi dallo stato fondamentale 1 a quello eccitato 3; questo processo viene detto di pompaggio (“pumping”) e può essere ottenuto anche per via elettrica o chimica, non solo ottica. Continuando ad alimentare questa transizione di pompaggio, un gran numero di elettroni verrà eccitato al livello 3, così che N(3) > 0 . In un materiale (medium) per laser è normalmente richiesto che tali atomi transiscano rapidamente (nell'ordine di 10^-8s) dal livello 3 al livello 2, rilasciando un'energia usualmente non radiativa, bensì trasferita sotto forma di moto vibrazionale al materiale circostante. Tra gli stati 2 (metastabile) e 1 (fondamentale), invece, la transizione è più lenta (nell'ordine dei 10^-6s). In questo modo, gli atomi transitano velocemente attraverso il livello 3 (infatti N(3) = 0) per poi accumularsi nel 2. Se più della metà degli atomi si trova nello stato 2, allora si è raggiunta un'inversione di popolazione e si può iniziare un'amplificazione ottica alla frequenza attraverso l'emissione stimolata.

popolazione In meccanica statistica, si parla di “inversione di popolazione” quando, in un sistema costituito da un gruppo di corpi elementari (e.g. atomi), ci sono più corpi allo stato eccitato che in altri stati a minore energia. In un sistema a soli due livelli energetici è di fatto impossibile raggiungere “l'inversione di popolazione” in quanto vi è un'uguale probabilità di salto energetico in un senso o nell'altro. Si utilizzano infatti, nella pratica, sistemi a tre o quattro livelli di energia (o ancora di più).

sistemi a quattro livelli di energia

Materiali vari (vetri, plastiche, soluzioni liquide) drogati con terre rare i cui livelli energetici variano a seconda del reticolo ospitante, riescono a costituire sistemi a quattro livelli. Si considerano, qui, quattro livelli 1, 2, 3, 4, con energie E(1) < E(2) < E(3) < E(4). Il pompaggio avviene tra il livello 1 e il livello 4 (banda di pompaggio), da cui segue un rapido decadimento non radiativo al livello 3 e poi uno laser, lento, al livello 2; la popolazione va quindi aumentando al livello 3 (livello laser superiore), dal quale avviene un rilassamento spontaneo oppure l'emissione stimolata verso il livello 2 (livello laser inferiore). Dal livello 2, infine, vi è un rapido decadimento non radiativo al livello 1. Come prima, si nota che la popolazione della banda di pompaggio si svuota velocemente (N(4) = 0) ma, per di più, qui si svuota anche il livello 2, dal quale gli atomi si rilassano rapidamente verso il livello fondamentale (N(2) = 0). Ciò è importantissimo: anche il minimo accumulo di popolazione al livello 3 sarà sufficiente a comportare una situazione di inversione rispetto al livello 2: difatti, se N(3) > 0 , allora N(3) > N(2). Di conseguenza, l'amplificazione avverrà ad una frequenza v(3,2).

ASTRONOMIA E SPAZIO I) SPAZIO MARTE: è stato messo in attività il laser che, vaporizzando una superficie rocciosa, permette a particolari strumenti di analizzarne le caratteristiche chimiche. II) RIVELAZIONE DI ONDE GRAVITAZIONALI: mediante l’utilizzo del laser, gli scienziati del LIGO hanno annunciato di aver trovato, a un secolo dalla loro formulazione teorica, le prove sperimentali dell'esistenza delle onde gravitazionali.

Le appli

III) PROGRAMMA APOLLO: tramite tre specchi lasciati sulla Luna dalle missioni Apollo, che riflettono gli impulsi laser inviati da Terra al loro punto di origine, possiamo calcolare il tempo di andata e ritorno del segnale e di misurare accuratamente la distanza Terra-Luna. IV) COME PRODURRE LA PIOGGIA TRAMITE I LASER: un team di ricercatori svizzeri e tedeschi è riuscito a creare delle nuvole a richiesta, proiettando uno speciale raggio laser durante un esperimento in laboratorio e nei cieli di Berlino.

ECOSOSTENIBILITA' I) UN LASER CONTRO L’IMMONDIZIA ELETTRONICA: ogni anno milioni di televisori e schermi per PC vengono gettati nell'immondizia, creando un enorme problema ambientale ed economico. Ma ora, per riciclarli, arriva in aiuto un laser. II) LASER ENEA IN AZIONE PER MONITORARE IL MARE: in grado di effettuare in tempo reale e a distanza il controllo dell’ecosistema marino anche di vaste aree.

MILITARE

INDUSTRIA

I) ARMI LASER E INDIVIDUAZIONE DEL BERSAGLIO. II) ARRIVA IL LASER ANTITERRORISMO: si tratta di un generatore di microonde a guida laser capace di distruggere da lontano un ordigno, o meglio, l’elettronica che lo controlla.

I) BMW, INIZIA L’ERA DELLE LUCI LASER: il primo esemplare di automobile con fari laser è della BMW i8 Concept. II) PROCESSAMENTO DI MATERIALI: l'energia di un raggio laser interagisce con un materiale per trasformarlo in qualche modo.

SALUTE I) CAMBIARE IL COLORE DEGLI OCCHI CON IL LASER: è stata realizzata una nuova procedura laser per cambiare il colore degli occhi. II) UTILIZZARE IL LASER PER INDIVIDUARE I TUMORI: una nuova tecnica sfrutta le potenzialità del laser e quelle di un comune mezzo di contrasto per migliorare l'individuazione delle neoplasie.

cazioni

III) MAI PIU’ SORDI CON IL LASER: il laser può incrementare sensibilmente la percezione dei suoni nelle persone affette da sordità. IV) UN LASER PER SCOPRIRE LE FRODI ALIMENTARI: in grado di rilevare in pochi secondi la presenza di sostanze tossiche nei cibi direttamente sui banconi di mercati e supermercati.

SCIENZE

SOCIETÀ’ I) IL LASER SALVAVITA PER I CICLISTI: è stato progettato un proiettore laser che si monta sul manubrio e riproduce l'immagine di una bicicletta davanti al ciclista, per avvisare gli altri utenti della strada.

USO QUOTIDIANO, MEDICO ED ESTETICO

AMBITO

Lettori di codici a barre, compact disc, DVD, stampanti laser, comunicazioni con fibre ottiche, misuratori di distanze, taglio e incisioni, diagnosi, laserterapia, asportazione di angiomi e tumori, taglio mirato di tessuti danneggiati, sigillazione di vasi sanguigni, epilazione, trattamento di cicatrici, rimozione di tatuaggi, ecc.

I) IL DISPLAY A BOLLE LASER: un nuovo schermo tridimensionale permette di formare immagini sospese in un mezzo liquido, in cui i pixel sono singole microbolle generate attraverso la luce laser. II) FUSIONE NUCLEARE: un laser estremamente potente riscalda a elevate temperature un combustibile, fino ad innescare una fusione. III) RAFFREDDAMENTO DI ATOMI: tecnica che permette di raffreddare atomi e molecole a temperature prossime allo zero assoluto utilizzando fasci di laser

Innovazione & futuro I) RIPRODUZIONE DI OLOGRAMMI: un fascio di luce laser, inviato sia verso l’oggetto da riprodurre, sia verso una lastra di materiale sensibile, riesce a decodificare l’informazione ricostruendo l’immagine tridimensionale dell’oggetto. II) TEST DELLE MICRONAVI STELLARI A PROPULSIONE LASER: permettono di raggiungere velocità relativistiche, cioè frazioni significative delle velocità della luce, grazie alla spinta laser da Terra, per arrivare a Proxima Centauri in una ventina di anni. III) L’AEREO A PROPULSIONE NUCLEARE DI BOEING: un nuovo motore della Boeing che utilizza laser ed energia nucleare potrebbe rivoluzionare il trasporto aereo e i viaggi spaziali. IV) IL LASER E IL GRAFENE SONO IN GRADO DI DEVIARE I FULMINI: una nuova tecnologia sperimentale utilizza il laser e il grafene per deviare i fulmini verso luoghi dove non possono fare danni.

V) TRASMISSIONE DEI SUONI BASATO SU RAGGI LASER: un nuovo sistema in grado di utilizzare i raggi laser per inviare le onde sonore direttamente all'orecchio del ricevente. Senza bisogno di auricolari o altri dispositivi. VI) LASER CONTRO L’ARMAGEDDON: questa tecnologia permetterà di intercettare e deviare le enormi rocce spaziali che rischiano di cadere sulla Terra. VII) LASER CONTRO I RIFIUTI NELLO SPAZIO: l’ente spaziale americano sta studiando un sistema relativamente “economico” in grado di spostare la spazzatura in orbita intorno alla Terra a colpi di raggi laser. VIII) IL LASER ALLA CACCIA DEL BENZENE: uno strumento laser italiano ci permetterà di scoprire nuovi esopianeti e, potenzialmente, anche tracce di vita extraterrestre, rivelando la presenza nell’atmosfera di benzene.

"Il futuro dipende da ciò che fai oggi"