Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Figura 22.11 Diagrama esquemático do laser de rubi e lâmpada “flash” de xenon. (Fonte:
R.M. Rose, L.A. Shepard, e J. Wulff, The Structure and Properties of Materials, Vol.4,
Electronic Properties. Copyright © 1966 por John Wiley & Sons, New York. Reimpresso por
permissão de John Wiley & Sons, Inc.)
Figura 22.12 Diagrama energético esquemático para o laser de rubi, mostrando excitação
eletrônica e passos de decaimento.
Figura 22.13 Representações esquemáticas da emissão estimulada e amplificação de luz para
um laser de rubi. (a) Os íons de cromo antes da excitação. (b) Elétrons em alguns átomos de
cromo são excitados para dentro de estados de energias maiores pelo “flash”de luz xenon. (c)
Emissão a partir de estados eletrônicos metaestáveis é iniciada ou estimulada por fótons que
são espontaneamente emitidos. (d) Ao serem refletidos a partir das extremidades prateadas os
fótons continuam a estimular emissões enquanto eles atravessam o comprimento da haste. (e)
O feixe intenso e coerente é finalmente emitido através da extremidade parcialmente
prateada. (Fonte: R.M. Rose, L.A. Shepard e J. Wulff, The Structure and Properties of
Materials, Vol.4, Electronic Properties. Copyright (c) 1966 por John Wiley & Sons, New
York. Reimpresso por permissão de John Wiley & Sons, Inc.).
A emissão fotônica espontânea inicial por uns poucos desses elétrons é o estímulo que
engatilha uma avalancha de emissões a partir dos elétrons remanescentes no estado
metaestável (Figura 22.13c). Dos elétrons direcionados paralelamente ao comprimento do
eixo da haste de rubi, alguns são transmitidos através da extremidade parcialmente prateada;
outros, incidentes sobre extremidade totalmente prateada, são refletidos. Fótons que não são
emitidos nessa direção axial são perdidos. O feixe de luz repetidametne atravessa para trás e
para a frente ao longo do comprimento da haste, e sua intensidade cresce na medida que mais
emissões são estimuladas. Por fim, um feixe de luz laser de alta intensidade, coerente e
altamente coliminado, de curta duração, é transmitido através da extremidade parcialmente
prateada (Figura 22.13e). Esse feixe vermelho monocromático tem um comprimento de onda
de 0,6943 µm.
Uma variedade de substâncias podem ser usadas para lasers, incluindo alguns gases e
vidros, bem como diodos de junção semicondutora. Aplicações de laser são diversas. Uma
vez que feixes de laser podem ser focalizados para produzir aquecimento localizado, eles são
usados em alguns procedimentos de cirurgia e para corte e usinagem de metais. Lasers são
também usados como fontes luminosas para sistemas de comunicação ótica. Além disso,
porque os feixes são altamente coerentes, eles podem ser utilizados para medições muito
precisas de distâncias.
SUMÁRIO
O comportamento ótico de um material sólido é uma função de suas interações com
radiação eletromagnética tendo comprimentos de onda dentro da região visível do espectro.
Possíveis fenômenos interativos incluem refração, reflexão, absorção e transmissão de luz
incicente.
Metais aparecem como opacos como um resultado da absorção e subsequente
reemissão de radiação luminosa dentro de uma fina camada externa. Absorção ocorre via
excitação de elétrons a partir de estados de energia ocupados para outros não ocupados
situados acima do nível de energia de Fermi. Reemissão ocorre por transições eletrônicas de