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Questions and Answers
¿Qué representa la abreviatura LASER?
¿Qué representa la abreviatura LASER?
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
¿En qué año se propuso el concepto de Máser?
¿En qué año se propuso el concepto de Máser?
1954
¿Qué tipo de bombeo se utilizó en el primer láser de estado sólido?
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La emisión espontánea genera fotones idénticos en dirección, frecuencia y polarización
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La inversión de población es una condición necesaria para el funcionamiento de un láser
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Un sistema de dos niveles puede mantener la inversión de población durante largos periodos de tiempo
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¿Qué componentes esenciales se encuentran en un sistema láser?
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¿En qué consiste la cavidad resonante de un láser?
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El bombeo óptico se refiere a la irradiación del medio activo con una fuente de luz externa para activar la emisión estimulada
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La emisión láser del láser de Nd:YAG se caracteriza por ser altamente monocromática y direccional
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Los láseres de Ti:zafiro operan en el rango espectral visible
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¿En qué consiste el bombeo eléctrico en los láseres de gases?
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Los láseres de gases se caracterizan por producir una emisión láser altamente direccional
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Los láseres de excímeros son un tipo de rayos láser que operan en el rango espectral ultravioleta
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El rango espectral de los láseres de colorantes es ajustable
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Los láseres de colorantes son un tipo de láser sólido
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¿Qué son los láseres de colorantes?
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¿Qué ventajas ofrece la alta irradiancia de los láseres?
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¿Qué aplicaciones se pueden realizar con un láser monocromático?
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¿Qué beneficios tiene la coherencia de un láser?
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¿Para qué aplicaciones se utilizan los láseres con un carácter pulsado?
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¿Qué técnica espectroscópica utiliza un láser para obtener información vibracional y rotacional de las moléculas?
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¿Qué técnica láser permite investigar las reacciones químicas en tiempo real con precisión?
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¿Qué técnica láser se utiliza para realizar mediciones de distancias con la máxima precisión?
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¿Qué técnica láser permite estudiar las reacciones y cambios químicos en un sistema con resolución submilimétrica?
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Study Notes
Introducción al Máster
- El máster aborda técnicas avanzadas en química, análisis y control de calidad químico.
- Se enfoca en la espectroscopía molecular de alta resolución.
Tema 7: Láser
- Se presenta una introducción al láser y el máser.
- Se detallan las propiedades de la radiación láser.
- Se analizan distintos tipos de láseres: de estado sólido, de gases, químicos y de excímeros, de colorantes.
- Se mencionan las aplicaciones químicas y espectroscópicas de los láseres.
Antecedentes Históricos
- Se revisan los trabajos de Albert Einstein (1916) sobre emisión inducida y espontánea.
- Se destaca el concepto de láser, desarrollado por Charles Townes y sus colegas (1954-1958).
- La invención del láser y sus desarrollos posteriores se han visto premiados con el premio Nobel. (1964) por Townes-Prokhorov-Basov.
Desarrollo de los Láseres (1960-2020)
- Se ha logrado un gran progreso en la tecnología láser.
- Se ha ampliado el rango de frecuencias y sintonía.
- Se han mejorado los niveles de monocromaticidad y estabilidad.
- La escala temporal y el control de fase se han minimizado considerablemente.
- La potencia de pico se ha incrementado notablemente.
Procesos de Interacción Radiación-Materia
- Se describe la absorción inducida y la emisión inducida de fotones.
- Se explica el proceso de emisión espontánea.
- Se menciona la importancia de la distribución de población en estos procesos.
Intensidad y Distribución Población
- El balance absorción/emisión inducida depende de la distribución de población.
- Se analiza el equilibrio de Maxwell-Boltzmann.
- Se introduce el concepto de población sobreenfriada y saturación.
- Se define la inversión de población.
Evolución de Sistemas de Dos y Tres Niveles
- Un sistema de tres niveles puede mantener la inversión de población entre los niveles 3 y 2.
- La inversión de población es necesaria para generar luz láser.
Láser y Máser: Principio Básico
- El láser es un amplificador óptico similar a un amplificador electrónico.
- Un generador produce una señal de radiación.
- La retroalimentación compensa las pérdidas internas del sistema.
- El resonador elimina las frecuencias indeseables para la señal de radiación amplificada.
Componentes Básicos del Láser
- El medio activo permite la inversión de población y amplifica la radiación.
- El dispositivo de excitación (bombeo) es necesario para generar la inversión de población.
- La cavidad resonante amplía y focaliza la radiación (reforzamiento) en la misma frecuencia.
Máser (Componentes Básicos)
- Se describen los componentes de un máser de haces moleculares de H atómico.
- Se menciona la excitación por descarga eléctrica.
- El sistema de tres niveles puede mantener la inversión.
Láser: Medios de Ganancia e Inversión Población
- Se abordan los sistemas de dos y tres niveles como medios para generar láser.
- Se analizan las limitaciones y ventajas de cada uno.
Láser: Cavidad Resonante
- Se detalla el resonador óptico multipaso, su funcionamiento y las bases para obtener las frecuencias de resonancia.
- Se describen los resonadores Fabry-Pérot, sus tipos y características.
- Se explora el concepto de frecuencias de resonancia y el rango espectral libre.
Láser: Modos Transversales
- Se describe la naturaleza de los modos transversales (TEM).
- Se explican las características dependientes de los reflectores.
Condición de Resonancia
- Se analizan las condiciones de resonancia en una cavidad.
- Se relaciona con las propiedades de interferencia constructiva y destructiva.
Láser: Intensidad y Brillo
- Se definen los conceptos de irradiancia e iluminancia.
Láser: Conmutación Q - Q Switching
- Se explora el método de conmutación Q.
- Se describen el proceso de modulación para pulsos energéticos cortos.
- Se destacan sus aplicaciones en láseres de estado sólido.
Tipos de Láser
- Clasificación general de los láseres por el medio activo (sólidos, gases, líquidos, químicos, excímeros).
- Describe los distintos métodos de bombeo para generar la excitación láser.
- Describe las regiones espectrales de los láseres.
- Describe cómo se opera cada modelo láser: continuo o pulsado.
- Se destaca la potencia del haz de cada modelo láser.
Láseres de Estado Sólido
- Describe los medios activos (sólidos).
- Se describe el método de bombeo óptico.
- Especifica los tipos de láseres de estado sólido; Rubí, Nd:YAG y Ti:Zafiro.
- Se indican las características principales de cada uno de ellos.
Láseres de Gases
- Describe los medios activos de los láseres de gases.
- Describe los métodos de bombeo eléctrico (discharge).
- Tipos de láseres de gases, incluyendo ejemplos específicos.
- Se menciona la operación pulsada o continua, y potencia asociada.
Láseres Químicos y de Excimeres
- Describe el medio activo de los láseres químicos y de excimeres.
- Se detalla cómo se logra el efecto láser.
- Se especifica la composición de los tipos de láseres.
- Se especifica el método de bombeo.
- Se explora las regiones espectrales, funcionamiento, ejemplos de aplicaciones.
Láseres de Líquidos: Láseres de Colorantes
- Describe los medios activos de los láseres de líquidos (colorantes).
- Se describe el medio activo, el método de bombeo (óptico) de los láseres de colorantes.
- Especificaciones del espectro de funcionamiento y tipo de operación (continua, pulsada).
Aplicaciones Químicas y Espectroscópicas
- Diversos usos de láseres en química y espectroscopia.
- Técnicas como la espectroscopía Raman y otras.
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Description
Este cuestionario explora el tema del láser en el marco del máster en química. Se abordan las propiedades de la radiación láser, así como los diferentes tipos de láseres y sus aplicaciones en el análisis químico. Además, se revisan los antecedentes históricos y el desarrollo tecnológico de los láseres desde 1960 hasta 2020.
