Tecnologias
O Diodo e o Led
O “LED”
Diodos emissores de luz (light emitting diodes), são, habitualmente, chamadas de LED’s são os heróis desconhecidos do mundo da electrónica. Eles executam dezenas de tarefas diferentes e podem ser encontrados em todo o tipo de equipamentos. Entre outras coisas, são eles que formam os números em relógios digitais, são eles que enviam a informação dos telecomandos, são eles que iluminam o relógio de pulso, que nos dizem quando é que os nossos electrodomésticos estão a funcionar. Ou então num aglomerado de LEDs são eles que conseguem formar uma televisão de tamanho gigante, são eles que iluminam os semáforos e são eles que, nalguns equipamentos, fornecem luz infra-vermelha em tratamentos estéticos.
Basicamente, LEDs são apenas lâmpadas minúsculas que cabem facilmente em qualquer circuito eléctrico. Mas, contrariamente ao que acontece com lâmpadas normais, os LEDs não têm o filamento que acaba por se queimar e não aquecem muito. Eles iluminam-se unicamente pelos movimentos dos electrões num material semicondutor e têm um tempo de vida tão longo como um transístor standard.
Exemplo de um diodo emissor de luz
COMO FUNCIONA?
O diodo é o elemento mais simples num semicondutor. O diodo permite que a corrente flua numa única direcção. É uma espécie de porta giratória de sentido único para os electrões. Genericamente, o semicondutor é um material com uma capacidade variável de condutibilidade de corrente eléctrica. A maior parte dos semicondutores são feitos de um material com pouca condutibilidade e que contém impurezas (átomos de outro material). O processo de adicionar impurezas chama-se dopar.
No caso dos LEDs, o material condutor é normalmente o alumínio, gálio e arsénio (AlGaAs). No AlGaAs puro, todos os átomos estão perfeitamente ligados uns aos outros, sem deixar electrões livres para “conduzir” a corrente. No material dopado, os átomos adicionais mudam o equilíbrio fazendo com que haja mais electrões livres ou criando “buracos” onde electrões podem ir. Qualquer adição destes torna o material mais condutivo.
Um semicondutor com electrões extra livres é chamado de material tipo-n, uma vez que tem partículas com uma carga negativa. No material tipo-n, os electrões livres movem-se de uma área de carga negativa como uma área com carga positiva.
Um semicondutor com “buracos” extra é chamado de material tipo-p, uma vez que possui partícula com carga positiva. Desta forma os electrões podem deslocar-se de “buraco” para “buraco” movendo-se de uma área com carga negativa para uma com carga positiva. Como resultado deste fenómeno os “buracos” parecem mover-se de uma área com carga positiva para uma com carga negativa.
O diodo é formado por uma secção de um material tipo-n ligado a uma secção de um material tipo-p, e com um eléctrodo em cada ponta. Esta combinação conduz a electricidade numa única direcção. Quando não há corrente eléctrica aplicada no diodo, electrões do material tipo-n preenchem os “buracos” do material tipo-p ao longo da junção destas duas camadas, formando uma zona neutra. Na zona neutra, o material semicondutor regressa ao seu estado insulante – todos os buracos são preenchidos, por conseguinte, não há electrões livres nem espaços livres para electrões e portanto a carga não consegue fluir.
Na junção, os electrões livres no material tipo-N preenche os buracos do material tipo-P. Isto cria uma camada no meio do diodo chamada de zona neutra.
Para eliminar a zona neutra é necessário fazer com que os electrões se movam da área tipo-n para a área tipo-p e também pôr os buracos e moverem-se mas na direcção oposta. Para que isto aconteça liga-se o lado tipo-n do diodo ao pólo negativo do circuito e o lado tipo-p do diodo ao pólo positivo do circuito. Os electrões livres no material tipo-n são repelidos pelo eléctrodo negativo e atraídos para o eléctrodo positivo. Os buracos no material tipo-p movem-se na direcção oposta. Quando o diferencial de voltagem entre os eléctrodos é alta o suficiente, os electrões na zona neutra são arrancados dos buracos que ocupam e começam a mover-se livremente novamente. Assim a zona neutra desaparece, e as cargas movem-se através do diodo.
Quando o polo negativo do circuito está ligado á camada tipo-N e o pólo positivo do circuito está ligado á camada tipo-P, desta forma os electrões e os buracos começam a mover-se e a zona neutra desaparece.
Se houver a tentativa de fazer a corrente fluir para o lado oposto, com o material tipo-p ligado ao pólo negativo do circuito e o material tipo-n ligado ao pólo positivo do circuito, a corrente não flúi. Os electrões negativos no material do tipo-n são atraídos para o eléctrodo positivo. Os buracos positivos no material tipo-p são atraídos para o eléctrodo negativo. Não há corrente na junção porque os buracos e os electrões estão a mover-se na direcção errada, e por conseguinte a zona neutra aumenta.
Quando o pólo positivo do circuito está ligado á camada tipo-N e o pólo negativo está ligado á camada tipo-P, os electrões livres e os buracos ficam cada um na sua estremidade do circuito, e a zona neutra fica maior.
A interacção entre electrões e os buracos positivos nesta configuração tem um efeito secundário bastante interessante – gera luz.
O DIODO E A LUZ
Os átomos num diodo de silicone estão arranjados de tal forma que, quando o electrão volta para a sua orbita normal não percorre uma distância muito grande e como tal o photon tem um comprimento de onda muito curto. O resultado é uma frequência do photon que não é visível ao olho humano. A luz produzida situa-se na porção infra-vermelha do espectro luminoso.
VLEDs (Visible Light Emitting Diodes) são diodos emissores de luz visível, como aqueles que compõem um relógio digital, e são feitos com materiais que possuem uma maior distancia entre a banda condutora e as orbitais dos electrões. É essa distância que determina a frequência do photon… que é o mesmo que dizer que é o que determina a cor da luz emitida.
Todos os diodos emitem luz, no entanto nem todos o fazem eficazmente. Num diodo normal, o material semicondutor acaba por absorver muita da energia luminosa. Os LEDs são feitos para libertarem uma grande quantidade de photons, e mais, estão protegidos num bulbo de plástico que concentra a luz numa determinada direcção. Como se vê na imagem seguinte, maior parte da luz do diodo é reflectido nos lados do bulbo e viaja até á zona arredondada.
Os LEDs têm algumas vantagens face a lâmpadas incandescentes tradicionais. . Uma das vantagens é a durabilidade. Como não possuem filamentos, que acaba sempre por se queimar, duram muito mais, Outra vantagem é a de caberem com facilidade num moderno circuito electrónico. Mas a maior vantagem é a eficiência. Nas lâmpadas convencionais, a produção de luz produz obrigatoriamente muito calor (uma vez que o filamento necessita de ser aquecido). Isto traduz-se num desperdício de energia. O LED produz muito pouco calor, e uma percentagem muito superior de electricidade está a ser dirigida para produzir luz, o que reduz consideravelmente os custos de electricidade.
o LLLT e a Celula
O LLLT Low Level Laser Therapy ou Terapia Laser de Baixa Intensidade tem sido usadoclinicamente para inúmeros tratamentos há mais de 30 anos na Europa e tem sido “alvo” de mais de 2500 trabalhos científicos que são publicados mundialmente. Não há quaisquer tipos de efeitos secundários, e os tratamentos são indolores, não tóxicos e complementares de tratamentos tradicionais.
A Terapia Laser de Baixa Intensidade tem sido pouco utilizada mas nos últimos o “LLLT” tem tido uma maior aceitação nos profissionais de saúde. A luz laser de baixo nível é a luz cujo comprimento de onda se situa na zona fria e infra-vermelha do espectro da radiação electromagnética.
Este tipo de luz é diferente da luz natural, uma vez que apresenta uma só cor, é coerente (ou seja, viaja num feixe luminoso direito), é monocromático (possui apenas um único comprimento de onda), e é polarizado (concentra o seu feixe num local definido). Estas propriedades permitem que a luz laser penetre na pele sem o efeito de aquecimento, sem danificar a célula e a pele e sem quaisquer efeitos secundários. A luz laser direcciona a energia luminosa bioestimulante para as células corporais e são essas células que posteriormente convertem a energia luminosa em energia química que por sua vez aumentam e promovem a capacidade natural que o corpo tem para se curar e alivia a dor.
Há apenas dois tipo de laser médico. De alto nível e o de baixo nível. O laser de alto nível serve para cortar tecidos. O laser de baixo nível, por outro lado, é usado para estimular e reparar tecidos através de um processo designado por fotobioestimulação.
O QUE É O LLLT?
O que é a terapia de laser de baixo nível? Este tipo de tratamento consiste em direccionar um feixe luminoso, situado na zona vermelha e infra-vermelho do espectro, para melhorar as capacidades regenerativas dos tecidos, reduzindo a dor e simultaneamente ter um efeito anti-bacteriano. A terapia de baixo nível usa um laser frio (sub térmico) e energia luminosa para estimular as funções celulares. A terapia é meticulosa, precisa, exacta, segura e extremamente eficaz numa grande variedade de circunstâncias.
COMO FUNCIONA O LLLT?
Os laser de baixo nível fornecem energia ao corpo sob a forma de photons. Este processo é bastante diferente daqueles que fornecem electrões ao corpo (como os que se baseiam na electricidade) e daqueles que fornece protões (os baseados em Ph acido ou alcalino). É cada vez mais evidente que o corpo comunica com ele próprio através de protões, electrões e photons. O comprimento de onda dos photons é que determina o seu efeito. Enquanto que a luz visível é transmitida através das camadas da pele (a derme, a epiderme e tecido subcutâneo), a luz nas zonas do infra-vermelho do espectro luminoso consegue penetrar muito mais profundamente nos tecidos. São estes comprimentos de onda que são usados para estimular as funções celulares.
Os laser de baixo nível dão energia ao tecido, uma vez que a luz é uma forma de energia.
Por exemplo: se usar a luz laser no escalpe e nos folículos capilares está-se a dar enormes quantidades de luz (e simultaneamente energia) que são usadas por essas células para potenciar os processos químicos normais. O termo correcto para este fenómeno é fotobioestimulação.
O exemplo mais comum da energia luminosa converter-se em energia química é a fotossíntese. As plantas são alimentadas via luz convertida em energia química. De uma forma semelhante, o laser penetra no tecido e aumenta a acção da adenosina-trifosfato (ATP – adenosine triphosphate), a molécula mais importante na transmissão de energia em todas as células. Ao faze-lo, a luz laser aumenta a energia disponível nas células, e por conseguinte absorvem os nutrientes com mais facilidade e mais rapidamente e expelem toxinas e outros produtos nocivos ao bom funcionamento das células.
Muitos programas de pesquisa clínica a longo prazo mostram que a bio estimulação do “feixe-frio” do laser de baixo nível tem efeitos bastante positivos na combinação de três funções:
Energização: transforma a energia laser em energia celular
Circulação: aumenta a circulação sanguínea e linfática
Vibração: harmonia vibrativa nas células.
Energização: como mencionado acima, a luz é energia. De acordo com o cientista FA Popp ( Dysequilibrium and Self-Organization, 207-230. 1986 Reidel), as celulas libertam photons ultra fracos com a coerencia característica do laser. Popp teorisa que As células “doentes” são células que estão necessitadas de luz, e quando se irradiam essas células com energia luminosa de frequência certa, proveniente de um laser de baixo nível, as células tornam-se saudáveis e “energizadas luminosamente”. A luz laser penetra nos tecidos, é absorvida pelas células e posteriormente convertida em energia que aumenta o processo metabólico de forma saudável. Não é de admirar que os cientistas, físicos e fisioterapeutas tenham utilizado lasers de baixa intensidade nos últimos 30 anos para aumentar a taxa de regeneração e cicatrização dos tecidos.
Circulação: estudos microscópicos revelam que tratamentos a laser aumentam a circulação e a oxigenação do sangue.
Testes no couro cabeludo mostram que a estimulação fotónica remove a calcificação e os bloqueios em redor do bulbo capilar, aumentando a reciclagem celular e aumentando a actividade regenerativa. Estes factores ajudam a melhorar a elasticidade, o brilho, a força e o volume do cabelo. Problemas como oleosidade ou cabelo seco ou mesmo comichão e caspa podem ser reduzidos ou completamente eliminados.
Em 1986 o Grupo Internacional de Pesquisa Laser concluiu, a partir de resultados de testes, que o laser ‘frio’ “…normaliza o metabolismo dos tecidos, melhora nutrição trófica (nutrição dos tecidos), e assegura uma secreção sebácea regular… Se, ao começar pela quantidade normal de bulbos capilares por centímetro quadrado nos vários sujeitos involvidos, podemos dizem com convicção e certeza que houve um fortalecimento da corpo capilar… “
Vibração: Os tecidos “moles” e os fluidos nos nossos corpos vibram! E eles fazem-no numa frequência muito semelhando ao laser vermelho frio. Na realidade, uma de inúmeras teorias científicas ( Wolbarsht ML. Ed: Clinical Aspects of Laser Research. Plenum Press New York p116 1977 ) diz-nos que as células necessitam, para funcionarem de uma forma saudável, de trocar informação com as células vizinhas. Isto é apenas possível através de um sistema individual de ondas pelas quais as células comunicam entre si e entre o plasma intersticial, ou seja, pela vibração.
Quando a célula está doente emite neste sistema de comunicação uma vibração de forma irregular e fora de ordem. No entanto, a saúde pode ser devolvida á célula e fazê-la regressar á sua harmonia vibratória apenas irradiando-a com um laser de baixa intensidade e a um nível adequado.
Vários estudos científicos e artigos têm sido usados para positivar e expandir as descobertas iniciais da eficácia dos efeitos do laser no cabelo, na pele e nos tecidos do corpo.
Tensão Arterial: Os resultados de um grupo de 30 pacientes que sofriam de hipertensão mostraram ser positivos em 80% dos pacientes. ( Laser Therapy. 1990; 2(2):59)
Cotovelo de tenista: alívio completo da dor e a melhoria da funcionalidade foi conseguido em 82% dos doentes com sintomas agudos e em 66% dos casos crónicos. ( wJ Clin Laser Med & Surg. 1998; 16 (3): 145-151)
Fibromilgia: 66% beneficiaram do tratamento relativamente à dor local, à inflamação e à mobilidade reduzida. ( J Clin Laser Med Surg. 1997; 15 (5): 217-220)
Dores de Cabeça/ Enchaquecas: A dor desapareceu ao fim de 1 a 5 minutos. ( Proc 9th Congress Soc Laser Surgery & Medicine, Anaheim, CA: 2-6 Nov. 1991 ).
Dores nas costas: O tratamento foi efectivo em 71% dos casos no grupo de doentes tratados com o laser e apenas em 36% nos casos nos tratados com placebo ( Lasers Surg Med. 1998 Suppl 10, p. 6 ).
Artrite reumatoida da mão : a força da “pega” e a capacidade motriz aumentou, enquanto o inchaço, a dor e a rigidez foram reduzidas ( . Lasers in Medical Science, 1989; 4: 193 ).
A FOTOBIOESTIMULAÇÃO
Em estudos recentes foram comparados os efeitos de diferentes fontes de luz, da zona vermelha e infra-vermelha do espectro luminoso, na estimulação celular. É obvio que para interagir com células vivas, a luz tem que ser absorvida por cromóforos intracelulares. Na busca pelos cromóforos responsáveis pela fotobioestimulação, as porfirinas endógenas, a mitocondria e a membrana citocromática foram os melhores “candidatos” uma vez que são eles que possuem bandas de absorção que facilmente absorvem a luz visível e infra-vermelha. Os cromóforos são fotossensíveis e gerem uma espécie de oxigénio reactivo após a irradiação. O primeiro passo para a fotobioestimulação é a formação desse oxigénio. Para se confirmar a formação desse fenómeno, estimulado por várias fontes de luz, foi usado a ressonância paramétrica de electrões. Foram usados comprimentos de onda de 360, 630, 660 e 830nm, para estimular a formação do radical hidroxilo nas células. Ao medir a quantidade de radicais OH produzidos em função da irradiação com a luz de diferentes comprimentos de onda, concluiu-se que comprimentos de onda com mais energia são mais eficientes nas células que comprimentos com menos energia.
O POTENCIAL DE ACÇÃO DA CÉLULA.
O potencial de acção é uma onda de descarga eléctrica que viaja ao longo da membrana da célula. Os potenciais de acção transportam de uma forma rápida mensagens entre tecidos, e é uma característica da vida animal. O potencial de acção pode ser criado por vários tipos de células, mas são usados de uma forma extensiva pelo sistema nervoso para enviar mensagens entre células nervosas e entre as células nervosas e tecidos do corpo como o músculo e as glândulas. Há muitas plantas que também exibem a capacidade de ter potenciais de acção que viajam ao longo do seu floema para coordenar a actividade. A maior diferença entre o potencial de acção das células das plantas e dos animais é que nas plantas são usadas correntes de potássio e cálcio enquanto que nos animais são usados o potássio e o sódio.
O POTENCIAL DE ACÇÃO, COMO FUNCIONA? Os líquidos, tanto dentro como fora das células, são soluções electrolíticas que contêm a mesma concentração de iões electricamente positivos (catiões) e electricamente negativos (aniões). De um modo geral, nas nossas células, existe um excesso de aniões (iões negativos) dentro da membrana celular e consequentemente um excesso de iões positivos fora da membrana celular conseguido à custa de um mecanismo de bombeio activo de iões de sódio (positivos) do interior da célula para o exterior da membrana. Estes canais, que estão a vermelho e a azul nas imagens, existem na membrana da célula, e são responsáveis pela existência de uma diferença no potencial eléctrico de ambos os lados da membrana celular chamado, potencial de membrana.
Quando a membrana de uma célula excitável é despolarizada, a célula inicia um potencial de acção, que se caracteriza pela alteração na permeabilidade da membrana. e consequentemente pelo predomínio de iões positivos e negativos dentro e fora da célula.
O potencial de acção é uma rápida variação da polaridade da membrana, do negativo para o positivo e depois de volta para o negativo. Este ciclo dura apenas milissegundos.
O ciclo tem uma fase de aumento , seguida da fase de queda e finalmente a fase de undershoot . Nalgumas células musculares especializadas, como as células “pacemaker” do coração, pode existir uma fase intermédia (que precede à fase de queda) chamada a fase plateau . No fim do ciclo de acção da célula existe também o potencial de descanço.
As fases do potencial de acção
Fase de aumento (despolarização):
A membrana celular é impermeável ao sódio através do mecanismo de bombeio deste ião de dentro para fora da célula.
Fase de queda (repolarização):
Depois de produzida a despolarização a membrana celular readquire a impermeabilidade ao sódio perdendo-se a inversão do potencial de membrana e restabelecendo-se o potencial de membrana inicial. Os canais de sódio e de potássio repõem a polaridade da membrana.
Fase de undershoot (hiperpolarização):
A reposição da polaridade da membrana faz-se sem que no entanto não deixe de existir um período curto em que o predomínio de iões negativos no interior da célula exista. Esta fase de hiperpolarização reflecte diferenças de velocidades entre os canais de bombeio de sódio e de potássio.
A IMPORTÂNCIA DO POTENCIAL DE REPOUSO: A voltagem da membrana celular modifica-se durante o potencial de acção. Este é o resultado das modificações na permeabilidade da membrana celular a iões específicos (os de sódio Na + e os de potássio K - ), as concentrações externas e internas de iões não são iguais e estão sempre em desequilíbrio. É este desequilíbrio que permite se executem não só os potenciais de acção mas também os potenciais de repouso.
Quando a célula está na sua fase de repouso as forças eléctricas dos iões positivos e dos iões negativos são ajudadas pela energia da própria célula para manter o equilíbrio.
Os lasers da LifeLight ® estão programados para agir em conformidade com o potencial de acção e simultaneamente, ao terem a frequência adequada, não prolongam a fase undershoot nem a fase de repouso, maximizando assim o seu efeito na estimulação celular.
O Laser
A Luz – um conceito geral
Desde que acordamos até ao momento em que nos deitamos tudo o que percepcionamos é nos facultado pela luz. Os lápis coloridos de uma criança, as pinturas em quadros, os gráficos espectaculares dos computadores, etc… tudo é luz. É graças à luz e às suas características que nós interagimos com o mundo.
A luz é radiação electromagnética visível. O olho humano só é sensível a apenas uma pequena parte de todo o espectro electromagnético. A largura de banda que o olho é capaz de ver varia dos 350 / 400 nm (nanómetros) até aos 750 / 800 nm. No entanto o termo luz é normalmente alargado até às larguras de banda que o olho não consegue detectar, desde o infra vermelho que tem menor frequência que a luz visível ao ultravioleta que têm maior frequência.
A luz branca contem todas as larguras de banda visíveis. Se for separada, dividida ou dispersa num espectro com a ajuda de um prisma, cada largura de banda corresponde a uma cor. Quando a luz tem a mesma largura de banda e da mesma “fase” (todas as ondas estão alinhadas umas com as outras) é chamada de coerente e uma das mais importantes aplicações dessa luz nos tempos modernos é o LASER.
As características da luz
Produzindo um photon
Há muitas maneiras diferentes produzir photons, mas todas elas usam mesmo mecanismo dentro do átomo para o fazer . Este mecanismo consiste em excitar os electrões que giram em órbitas próprias à volta do núcleo do átomo.
Como exemplo, os átomos do hidrogénio têm um electrão que gira à volta do núcleo. Os átomos do hélio têm a orbitar o núcleo dois electrões. Os átomos de alumínio têm 13 electrões a orbitar o núcleo. Cada átomo tem um determinado número de electrões que orbitam o núcleo.
Os electrões giram à volta do o núcleo dentro de órbitas fixas -- a maneira mais simples de visualizar este fenómeno é imaginar como os satélites orbitam a Terra. Cada electrão tem a sua órbita natural, mas consegue-se mover de órbita para órbita através de permutas de energia.Um photon de luz é produzido sempre que o electrão numa órbita mais elevada que o normal volta para a sua órbita normal. A frequência, ou a cor, de um photon é exactamente igual à distância que o electrão percorre desde a sua orbita mais elevada até á sua orbita normal.
A escala das frequências estende-se para além do espectro visível, desde menos de um bilião hertz, como nas ondas de rádio, a mais que 3 bilião hertz, como em raios gama.
Como foi referido acima, as ondas de luz são ondas da energia. A quantidade de energia de uma onda luminosa está proporcionalmente relacionada com a sua frequência: A luz de alta-frequência tem um índice energético elevado; a luz de uma frequência mais baixa tem um índice energético mais baixo. Assim os raios gama são os que têm mais energia, e as ondas de rádio são as que têm menos. Da luz visível, a cor violeta tem mais energia e a cor vermelha tem menos.
A figura não está à escala. A luz visível ocupa somente uma milésima de um cento do espectro.
Quando a luz atinge um objecto
REFLEXÃO
O material atingido contém muitos electrões disponíveis que se conseguem transpor de um átomo para o outro dentro do próprio material. Quando os electrões neste tipo de material absorvem a energia de uma onda de luz, não a transmitem para os outros átomos. Os electrões atingidos ficam excitados e enviam para fora do material atingido uma onda de energia com uma frequência igual àquela que entrou. O efeito geral é que a luz não chega a penetrar no objecto.
Absorção
Na absorção, a frequência da onda luminosa que entra perto ou na mesma frequência da vibração dos electrões do material. Os electrões absorvem a energia da onda luminosa e ficam excitadas. O que acontece em seguida depende quão firmes os átomos se prendem aos seus electrões. A absorção ocorre quando os electrões são presos firmemente, e passam as vibrações longitudinalmente aos núcleos dos átomos. Isto faz com que os átomos colidam uns com os outros, transformando-se em calor, a energia que adquiriram das vibrações das ondas luminosas.
A absorção de luz faz com que um objecto seja escuro ou opaco ás frequência da onda luminosa que colide com ele. A madeira é opaca à luz visível. Alguns materiais são opacos a algumas frequências da luz, mas transparente a outras. O vidro é opaco à luz ultravioleta, mas transparente à luz visível.
DispersÃO
A dispersar é meramente a reflexão, mas numa superfície áspera. As ondas luminosas que colidem no objecto começam a ser reflectidas em todas as direcções, porque a superfície é desigual. A superfície do papel é um exemplo bom. Pode-se ver apenas como áspero é se o olhar com um microscópio. Quando a luz bate no papel, as ondas são reflectidos em todos os sentidos. Esta característica torna o papel muito útil uma vez que se consegue ler as palavras de uma página impressa independentemente do ângulo em que seus olhos vêem a superfície.
Uma outra superfície áspera interessante é atmosfera da terra. Provavelmente não pensa na atmosfera como uma superfície, mas ela é, e é “áspera" à luz branca. A atmosfera contém moléculas de vários tamanhos, incluindo o nitrogénio, o oxigénio, o vapor de água e vários gases poluentes. Esta variedade de gases dispersa as ondas luminosas e essas nós vemos como luz azul, daí que o céu seja azul.
Refracção
A quantidade da dobra, ou ângulo de refracção, da onda de luz depende de quanto o material abranda a onda luminosa. Os diamantes não seriam tão brilhantes se não abrandassem tanto a onda luminosa que colide com ele, mais do que a água, por exemplo. Um dado interessante sobre a refracção é que a luz de diferentes frequências, ou energias, refractar-se-á em ângulos ligeiramente diferentes. Comparemos a luz violeta e a luz vermelha quando estas entram num prisma de vidro. Porque a luz violeta tem mais energia, ela demora muito mais tempo a interagir com o vidro. Como tal, a luz violeta é “abrandada” durante mais tempo do que uma onda de luz vermelha, Isto explica a ordem das cores que nós vemos no arco-íris. Explica também o brilho de arco-íris que tem um diamante, e que os torna tão aprazíveis ao olho.
Laser
Percebendo o Laser
Os LASERs aparecem numa impressionante gama de produtos e tecnologias. É possível encontrá-los desde leitores de CD a brocas dentárias, a máquinas de corte de precisão super rápidas, a equipamentos de medição, etc. Todos eles usam o LASER. Mas o que é o LASER? O que difere o feixe luminoso do LASER do feixe de uma lanterna?
O átomo
Os átomos estão em constante movimento, eles vibram, mexem-se e rodam, até os átomos que fazem parte de uma cadeira estão a mover-se. Os objectos sólidos estão na realidade em movimento! Os átomos podem estar em diferentes estados de excitação. Por outras palavras, eles podem ter energias diferentes. Se for aplicada energia a um átomo, o electrão sai da sua órbita normal e desloca-se para uma órbita superior, uma orbita excitada. O nível de excitação depende da quantidade de energia que aplicamos ao átomo por via do calor, da luz ou da electricidade.
Aqui está uma representação clássica do aspecto de um átomo:
O átomo, no seu modelo mais simples - consiste num núcleo e electrões a orbitar.
Este átomo simples consiste num núcleo (que contem protões e neutrões) e uma nuvem de electrões. que têm orbitas diferentes ao circular à volta do núcleo.
Absorver a Energia
Vamos considerar a representação do átomo que já foi apresentada. Nas perspectivas mais modernas do átomo não estão representadas as órbitas discretas dos electrões. É no entanto útil pensar nessas orbitas como os diferentes níveis de energia de um átomo. Por outras palavras, se aplicar-mos calor a um átomo podemos esperar que os electrões com uma orbita de pouca energia passem para um orbita de energia superior, mais afastado do núcleo.
Absorção de energia: O átomo absorve energia sob a forma de calor, luz ou electricidade. Electrões podem mover-se de uma orbita de baixa energia para uma orbita de alta energia.
Esta é forma bastante simplificada de se ver o funcionamento do átomo, mas reflecte, no entanto, a ideia fundamental de como o átomo funciona nos lasers.
Sempre que um electrão se desloca para uma orbita de alta energia, ele eventualmente regressa ao seu estado normal. Quando isso acontece o electrão liberta a sua energia sob a forma de photon – a partícula de luz. Todos nós vemos os átomos a libertar photons o tempo todo.
Libertação de energia: O átomo liberta energia sob a forma de um photon. Isto acontece quando ele regressa á sua orbita inicial.
Por exemplo:
Quando a resistência de uma tostadeira fica vermelha, a cor vermelha é o resultado dos átomos, que excitados pelo calor, libertam photons vermelhos.
Quando vemos televisão, e que estamos a ver são átomos de fósforo, excitados por electrões, emitindo cores luminosas diferentes.
Tudo o que produz luz, sejam luzes fluorescentes, lanternas, lâmpadas, etc. fá-lo através da acção dos electrões mudando as órbitas e libertando photons.
A Relação Laser/Átomo
O laser é um equipamento que controla a forma como os átomos libertam photons. “Laser” é na realidade uma sigla para “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” que quer dizer Amplificação de Luz por meio de Emissão Estimulada de Radiação e que de uma forma muito sucinta explica o funcionamento do laser.
Há vários tipos de laser, todos têm certas características essenciais. Para o laser funcionar o material é excitado ou bombeado com luz ou electricidade. Este bombear excita os electrões nos átomos fazendo-os ir para orbitas mais elevadas. Como já foi dito anteriormente, quando os electrões baixam o nível da sua orbita libertam energia sob a forma de um photon, estes photons estimulam outros electrões a libertar mais photons com a mesma energia e com o mesmo comprimento de onda que o original. As ondas luminosas vão progressivamente ganhando força á medida que vão passando no meio do objecto do laser ( ver figuras seguintes para melhor compreensão ) e sendo reflectidas, criando uma reacção em cadeia da provoca o feixe do laser.
Esquema do funcionamento do laser.
Quando o laser é bombeado de energia, os photons são emitidos espontaneamente, quando os electrões excitados regressam ás suas órbitas de baixo nível.