L.A.S.E.R.

Prima fu M.A.S.E.R. (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Si tratta di un dispositivo in grado di amplificare microonde attraverso emissione stimolata di radiazione. Fu messo a punto da un gruppo di fisici nella metà degli anni 50 presso la Columbia University.

Inevitabile il passo nel tentare di estendere l'emissione nella gamma di frequenze ottiche.
La prima emissione L.A.S.E.R., (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) fu ottenuta da Theodore H. Maiman nel 1960 presso Hughes Research Laboratories.
Maiman si avvalse di un cristallo di rubino eccitato da una lampada flash a luce bianca.
Il laser generò una serie di emissioni pulsanti, sottoforma di un intenso raggio rosso, della durata di circa un millesimo di secondo.
Nel 1961 Ali Javan presso Bell Thelephone Laboratories, supera il problema dell'emisione pulsata, mettendo a punto un laser ad emissione continua.
Si tratta di di un laser che usa come mezzo attivo un gas, precisamente una miscela di Elio e Neon.

Negli anni successivi si affinanarono diverse altre tecniche per ottenere emissioni stimolate di luce Laser.
• Nel 1961 si scopre come ottenere un'emissione continua
attraverso cristalli (vetri speciali)
• Nel 1962 si ottiene emissione laser attraverso cristalli di semiconduttore di arsenurio di gallio sottoforma di diodo a giunzione eccitato direttamente da corrente elettrica.
• Nel 1963 presso General Thelephone and Electronics si realizza il primo laser liquido a chelati che come elemento attivo usa lo ione europio. Nello stesso anno si scopre la tecnica del Q-Switching in grado di incrementare le potenze di ben 100 volte rispetto quelle sino ad allora ottenute.
• Nel 1964 si realizzano i primi laser ionici che utilizzano come elementi attivi, gas ionizzati quali Mercurio e Argon. Nello stesso anno si scopre la potenza straordinaria di parecchie centinaia di watt che è in grado di generare il primo laser molecolare ad Anidride carbonica.
• Nel 1965 si scopre il primo laser chimico avente come elementi attivi Cloro e Idrogeno
• Nel 1970 E.T.Gerry costruisce il primo laser gas-dinamico avente come elemento attivo una miscela di gas (trà cui anidride carbonica) in grado di generare potenze elevatissime (fino a 60 KW) con rendimenti prossimi all'1%.
Le applicazioni di Laser attualmente sono le più svariate. I campi di utilizzazione vanno dalla Ricerca, alle Misurazioni e Allineamenti, nelle Telecomunicazioni e nei Programmi spaziali, nelle applicazioni Mediche, nei Programmi Militari e non ultima l'Industria in genere compresa quella dell'intrattenimento.

Per gentile concessione di Aldo Visentin
Fonte immagini Rivista Back Stage

OLOGRAFIA

L'olografia è un procedimento fotografico durante il quale le normali lastre o pellicole vengono impressionate mediante luce coerente, quale, ad esempio quella di un laser, per produrre immagini tridimensionali senza l'ausilio di una strumentazione ottica particolare.
Per ottenere un ologramma, la luce coerente, che è quella in cui tutti i punti del fronte d'onda hanno la stessa fase, viene sdoppiata lungo il suo cammino tramite uno specchio semiargentato; uno dei due fasci luminosi così ottenuti viene orientato, mediante uno specchio, in modo da illuminare l'oggetto di cui si vuole ottenere l'ologramma.
L'oggetto riflette quindi la luce che lo illumina dando origine ad onde secondarie di luce coerente che incidono su una lastra fotografica.
L'altro fascio luminoso, detto fascio di riferimento per distinguerlo dal precedente chiamato fascio oggetto, viene orientato per mezzo di un altro specchio, in modo da illuminare direttamente la lastra fotografica (vedi figura 1).

In questo modo, sulla lastra fotografica si sovrappongono i fronti d'onda di due fasci luminosi che, essendo coerenti, danno luogo ad una figura di interferenza le cui caratteristiche dipendono dalla forma dell'oggetto e dalla sua posizione rispetto alla lastra e alle altre parti della strumentazione ottica.
La figura di interferenza così ottenuta, a prima vista, non assomiglia all'oggetto originale. Quando però, dopo che la lastra è stata sviluppata, essa viene illuminata dal retro con luce coerente (vedi la figura 2) uguale a quella usata in fase di impressionamento,
l'onda riflessa dall'oggetto viene ricostruita per diffrazione l'osservatore, attraverso la lastra, può quindi vedere un'immagine virtuale dell'oggetto del tutto simile all'originale, percependone la tridimensionalità e, spostando lo sguardo, la modificazione del punto di vista prospettico con cui l'oggetto viene visto (parallasse).

L'olografia, fu inventata dallo scienziato inglese Dennis Gabor alla fine degli anni Quaranta, ma, dal momento che la formazione di frange di interferenza richiede l'uso di una sorgente luminosa coerente, solo negli anni Sessanta, periodo in cui vennero costruiti i primi laser, la ricerca in campo olografico fece prodigiosi passi avanti.
Per l'olografia, l'aspetto più importante delle onde coerenti risiede nel fatto che due o più treni di onde di questo tipo che si intersecano possono dar luogo a frange di interferenza. Quando due treni d'onde di luce coerente interferiscono in una data regione dello spazio, ci sono punti di quella regione in cui i valori del campo elettrico si sommano (dando origine ad un valore più grande di quello che si avrebbe considerando un solo treno d'onde) e punti in cui i valori del campo elettrico si sottraggono.
Ciò è dovuto al fatto che, dove le due onde sono in fase, la loro interferenza dà luogo ad un'onda di intensità maggiore, dove invece sono in opposizione di fase, la somma delle loro intensità è nulla. La figura 3 illustra ciò che avviene in due dimensioni (per esempio, nel caso di due onde che si propagano sulla superficie di uno stagno).

Il caso di due onde luminose è simile, però, come abbiamo detto, esse sono tridimensionali e si propagano nello spazio. Esaminando in dettaglio la luminosità della luce nella regione in cui le due onde interferiscono, si osservano delle figure di interferenza ben definite, costituite da aree chiare e scure.
Una caratteristica peculiare dell'interferenza di onde coerenti periodiche sta nel fatto che l'intensità luminosa di queste figure di interferenza spaziali rimane fissa e costante per tutto il tempo in cui le onde si sovrappongono.
Questo fenomeno è noto con il nome di frangia di interferenza di un'onda stazionaria. In una situazione simile, ma con luce incoerente, non si può osservare o registrare alcuna figura di interferenza di intensità fissa, in quanto le fasi delle onde variano molto rapidamente.
Di conseguenza, l'esposizione di una lastra fotografica nelle regioni di sovrapposizione di onde coerenti dà luogo ad un ologramma, mentre con onde incoerenti il risultato è semplicemente una lastra fotografica annebbiata.
L'olografia che, come abbiamo visto, consiste essenzialmente nella registrazione di figure di interferenza, ha delle applicazioni molto importanti nel campo dell'interferometria, della quale ha notevolmente ampliato i tradizionali campi di indagine. Le tecniche di interferometria olografica sono sostanzialmente tre:
1) l'interferometria in tempo reale
2) a intervallo di tempo
3) in media temporale
L'olografia resta, per il momento, una tecnica sperimentale il cui progresso è prima di tutto in funzione di quello del laser (benché sia possibile realizzare degli ologrammi a partire da qualsiasi sorgente di onde coerenti e in fase, ad esempio degli ultrasuoni). Ma proseguono attivamente le ricerche in vista dell'applicazione all'informatica, alla televisione, al campo industriale, alla medicina.