Laser de Rubi

Num laser pulsante de rubi, uma vareta cilíndrica de rubi sintético (com o diâmetro de um lápis e uns 8 cm de comprimento) é irradiada com a luz de alta intensidade proveniente de uma lâmpada de flash pulsante. A cada pulso, as componentes verde e azul do espectro visível dessa luz são absorvidas pelos ions de cromo e terminam por originar uma inversão de população entre os níveis metaestáveis e os níveis fundamentais.

Alguns ions de cromo nos quais os elétrons estão nos níveis metaestáveis decaem espontaneamente para o estado fundamental emitindo, em direções aleatórias, fotons com uma freqüência que, no caso do rubi, vale cerca de 4,33 x 1014 Hz, correspondente à componente do espectro visível que aparece, aos olhos humanos, como o vermelho característico do rubi. Esses fotons podem, então, interagir com outros ions de cromo com elétrons em níveis metaestáveis e provocar emissão estimulada de outros fotons de mesma freqüência. E assim por diante. A intensidade da luz vermelha cresce rapidamente.

A vareta de rubi está localizada ao longo do eixo de uma cavidade cilíndrica metálica com paredes internas polidas (refletoras), de modo que os fotons que abandonam a vareta pela superfície lateral são trazidos de volta. Além disso, as extremidades da vareta são polidas e cobertas de prata, formando dois espelhos paralelos entre si e perpendiculares ao eixo da vareta, um deles totalmente refletor e o outro, parcialmente (~ 95%) refletor. Ainda, o comprimento da vareta de rubi é tal que ela se constitui numa cavidade ótica ressonante, ou seja, tal que a radiação laser, refletida sobre si mesma, interfere construtivamente. Assim, enquanto perdurar a inversão de população provocada pelo pulso da lâmpada de flash, a radiação laser se desloca num movimento de vai-vem entre os espelhos provocando cada vez mais transições induzidas dos níveis metaestáveis aos níveis fundamentais. E cada vez que a radiação laser atinge o espelho parcialmente refletor, parte escapa ao exterior, constituindo o que se chama de raio laser. Cada pulso da lâmpada de flash gera um puso de luz laser, ou seja, um pulso muito intenso de luz coerente.

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