A conexão laser/átomo

Um laser é um dispositivo que controla a maneira pela qual átomos energizados liberam fótons. A palavra "laser" é a sigla em inglês de amplificação de luz por emissão estimulada de radiação (light amplification by stimulated emission of radiation), o que descreve bem resumidamente como um laser funciona.

Apesar de existirem muitos tipos de lasers, todos apresentam certas características básicas. Em um laser, o material gerador é "bombardeado" para que os átomos entrem em um estado excitado. De maneira geral, flashes de luz muito intensos ou descargas elétricas "bombardeiam" o material gerador e criam um grande conjunto de átomos em estado excitado (átomos com elétrons de energia mais alta). É necessário ter um grande número de átomos no estado excitado para que o laser funcione de maneira eficiente. Em geral, os átomos são excitados até um determinado nível que está dois ou três níveis acima do estado fundamental. E isso aumenta o grau de inversão de população. A inversão de população é o número de átomos no estado excitado versus o número de átomos no estado fundamental.

Assim que o material gerador é bombardeado, ele passa a conter um grupo de átomos com alguns elétrons localizados em níveis excitados. Os elétrons excitados têm mais energia que os elétrons mais "relaxados". Assim como o elétron absorveu uma quantidade de energia para atingir este estado excitado, ele também pode liberar essa energia. Como a figura abaixo ilustra, o elétron pode simplesmente 'relaxar" e livrar-se de uma parte desta energia. Essa energia emitida surge na forma de fótons (energia luminosa). O fóton emitido tem um comprimento de onda (cor) muito específico, que depende do estado da energia do elétron quando o fóton é liberado. Dois átomos idênticos com elétrons em estados idênticos vão liberar fótons com idênticos comprimentos de onda.