Laser: differenze tra le versioni

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=== L'invenzione e la brevettazione ===

La paternità dell'invenzione del laser non è stata attribuita con certezza e il laser è stato oggetto di un trentennale contenzioso brevettuale.

Il 16 maggio 1960, [[Theodore Harold Maiman|Theodore H. Maiman]] azionò il primo laser funzionante a [[Malibù]] in California presso i laboratori della Hughes Research.<ref>{{Cita pubblicazione|cognome=Maiman |nome=T. H. |wkautore=Theodore Harold Maiman |anno=1960 |titolo=Stimulated optical radiation in ruby |rivista=Nature |volume=187 |numero=4736 |pp=493–494 |doi=10.1038/187493a0|bibcode = 1960Natur.187..493M |issn=0028-0836}}</ref><ref>{{Cita web|accesso=15 maggio 2008|url=http://www.press.uchicago.edu/Misc/Chicago/284158_townes.html|titolo=The first laser |editore=[[University of Chicago]]|autore=[[Charles Hard Townes|Townes, Charles Hard]] }}</ref> Era un laser a stato solido che sfruttava il cristallo di [[rubino]] in grado di produrre un raggio laser rosso con una lunghezza d'onda di 694&nbsp;nm. Sempre nel 1960, [[Ali Javan]], William R. Bennett e Donald Herriott costruirono il primo laser utilizzando l'[[elio]] e il [[neon]], definito '''maser ottico a gas'''<ref>{{US patent|3149290}}</ref>, in grado di produrre un raggio infrarosso. Nel 1963 K. Patel dei [[Bell Laboratories]] mette a punto il laser ad [[anidride carbonica]].<ref name="photonic" /> Tre anni prima Gordon Gould, che aveva incontrato e discusso con Townes, si era annotato vari appunti sull'utilizzo ottico dei maser e sull'utilizzo di un risonatore aperto, dettaglio poi successivamente comune in molti laser. Ritenendosi inventore del laser, Gordon Gould aveva depositato presso un notaio i suoi appunti, ma nel contenzioso legale che ne nacque, non gli venne riconosciuta dall'ufficio brevetti la paternità dall'invenzione. Nel 1971 Izuo Hayashi e Morton B. Panish dei [[Bell Laboratories]] disegnano il primo laser a semiconduttori ([[diodo laser]]) in grado di operare in continuo a [[temperatura ambiente]]. Nel 1977 viene attribuito un brevetto per il "pompaggio ottico" a Gordon Gould e nel 1979 un brevetto<ref>{{US patent|4161436}}</ref> descrive una grande varietà di applicazioni del laser, incluso riscaldamento e vaporizzazione dei materiali, saldatura, foratura, taglio, misurazione delle distanze, sistemi di comunicazione, sistemi di fotocopiatura oltre a varie applicazioni fotochimiche. Anche se non è mai stata attribuita a Gordon Gould l'invenzione del laser, per i suoi brevetti successivi ha incassato [[royalties]] milionarie da chi ha sviluppato sistemi laser utilizzando soluzioni e/o applicazioni da lui inventate.<ref name="photonic">{{cita testo|url=http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=42279|titolo=A History Of The Laser: A Trip Through The Light Fantastic}}</ref><ref>{{cita libro|autore=Nick Taylor |titolo=LASER: The inventor, the Nobel laureate, and the thirty-year patent war |anno=2000 |url=https://archive.org/details/laser00nick |data=2000 |editore=Simon & Schuster |isbn=0-684-83515-0 }}</ref><ref>{{cita libro |autore=Joan Lisa Bromberg |titolo=The Laser in America, 1950–1970 |data=1991 |pp=74–77 |url=http://aip.org/history/exhibits/laser/pdf/BrombergExcerpt.pdf |editore=MIT |isbn=978-0-262-02318-4 |accesso=11 marzo 2016 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120306054103/http://aip.org/history/exhibits/laser/pdf/BrombergExcerpt.pdf |urlmorto=sì }}</ref><ref>{{cita web |url=http://www.aip.org/history/exhibits/laser/sections/whoinvented.html |titolo=Who Invented the Laser? |data=2010 |editore=American Institute of Physics |autore=Spencer Weart |accesso=11 marzo 2016 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20140528023745/http://www.aip.org/history/exhibits/laser/sections/whoinvented.html |urlmorto=sì }}</ref>

== Descrizione ==

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In condizioni di equilibrio N₁ è sempre maggiore di N₂ (perché le popolazioni dei due livelli sono descritte dalla [[distribuzione di Boltzmann]] <math> N_{2}=N_{1}e^{-(E_{2}-E_{1})/kT} </math>, da notare l'[[esponente]] negativo) e quindi per ottenere prevalenza dell'emissione stimolata è necessario mantenere il sistema lontano dall'equilibrio, attuando l{{'}}'''[[inversione di popolazione]]'''.

La stimolazione o pompaggio di un laser può avvenire otticamente o elettricamente. La stimolazione ottica può essere effettuata da una lampada che avvolge il materiale attivo il tutto all'interno di uno specchio. In alternativa si può utilizzare una lampada lineare, ma il materiale attivo e la lampada devono essere posti nei fuochi di uno specchio ellittico in modo da far convergere tutti i raggi luminosi sul materiale attivo. La stimolazione elettrica invece avviene mediante l'applicazione di una [[differenza di potenziale]] ed è applicabile solo a materiali conduttori come, ad esempio, vapori di metalli.

=== Caratteristiche della radiazione laser ===

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* [[Radianza]]: nei laser la quantità di energia emessa per unità di angolo solido è incomparabilmente più elevata rispetto alle sorgenti tradizionali. In particolare è elevato il numero di [[fotoni]] per unità di [[frequenza]]. Questa caratteristica è diretta conseguenza delle due precedentemente citate. Grazie a questa caratteristica si ha la possibilità di osservare fenomeni particolari, come per esempio l'assorbimento a molti fotoni. L'elevata intensità ha trovato anche diverse applicazioni tecnologiche, per esempio nel taglio dei metalli.

* [[Coerenza (fisica)|Coerenza]]: mentre nell'emissione spontanea ogni fotone viene emesso in maniera casuale rispetto agli altri, nell'emissione stimolata ogni fotone ha la stessa [[Fase (segnali)|fase]] del fotone che ha indotto l'emissione. La fase viene quindi mantenuta nel tempo e nello spazio. Questa caratteristica ha permesso lo sviluppo della tecnica [[Spettroscopia Raman Coerente anti-Stokes|CARS]].

* Impulsi ultra-brevi: con diverse tecniche è possibile costruire laser che emettano pacchetti di onde estremamente stretti nel [[dominio del tempo]], attualmente si è giunti allo sviluppo di impulsi dell'ordine del [[femtosecondo]]. Questi laser hanno trovato impieghi in diversi ambiti di ricerca, hanno per esempio permesso la nascita di una nuova disciplina, che è stata chiamata [[femtochimica]].

== Classificazione ==