de dezembro de 1958: Invenção do Laser

Charles Townes

Arthur Schawlow

Cada agora e então, um avanço científico ocorre que tem um impacto revolucionário na vida diária. Um exemplo disso é a invenção do laser, que significa Amplificação de luz por Emissão Estimulada de radiação. Poucas pessoas perceberam no momento de sua invenção que ela provaria ser um dispositivo tão útil (e lucrativo), mas o laser finalmente lançou um novo campo científico e abriu a porta para o que é hoje uma indústria multi-bilhões de dólares.

O princípio do laser remonta ao ano de 1917, quando Albert Einstein descreveu a teoria da emissão estimulada, mas o dispositivo prático tem suas raízes na década de 1940 e início da década de 1950, particularmente o trabalho em espectroscopia micro-ondas-uma poderosa ferramenta para descobrir thecharacteristics de uma grande variedade de moléculas-por físicos Charles Townes, Arthur Schawlow e outros, e a posterior invenção de maser (amplificação de microondas por emissão estimulada de radiação).após o fim da Segunda Guerra Mundial, Townes ficou intrigado com a possibilidade de usar emissão estimulada para sondar gases para espectroscopia molecular. Como o comprimento de onda da radiação de microondas cresceu mais curto, suas interações com moléculas tornaram-se mais fortes, tornando-se uma ferramenta espectroscópica mais poderosa. Townes e colegas da Universidade Columbia demonstraram um maser em 1953, dois anos depois de dispositivos similares terem sido inventados independentemente por pesquisadores da Universidade de Maryland e Laboratórios Lebedev em Moscou.

no entanto, Townes percebeu que os comprimentos de onda da luz infravermelha e óptica, porque eles eram mais curtos, seriam ainda mais poderosas ferramentas para espectroscopia, e mencionou a idéia de estender o princípio de maser para comprimentos de onda mais curtos para Schawlow enquanto visitava o último no Bell Labs. Schawlow surgiu com a idéia de organizar um conjunto de espelhos, um em cada extremidade da cavidade do dispositivo, para rebater a luz para trás e para a frente, eliminando assim a amplificação de quaisquer feixes saltando em outras direções. Ele pensou que isso lhes permitiria ajustar as dimensões de modo que o laser teria apenas uma frequência que poderia ser selecionada dentro de uma determinada largura de linha, e que o tamanho do espelho poderia ser ajustado de modo que mesmo o movimento ligeiro fora do eixo poderia ser amortecido. Ele também sugeriu o uso de certos materiais de estado sólido para os lasers.oito meses depois, os dois homens escreveram um artigo sobre a prova do conceito para o seu trabalho, publicado na edição de dezembro de 1958 da “Physical Review” (Vol. 112, No. 6, pp. 1940-1949), e recebeu uma patente para a invenção do laser dois anos depois-no mesmo ano o primeiro laser de trabalho foi construído por Theodore Maiman na Hughes Aircraft Company. Townes foi co-laureado com o Nobel de Física de 1964 por seu trabalho fundamental na eletrônica quântica que forneceu a base do princípio maser/laser. O reconhecimento de Schawlow veio muito mais tarde; ele compartilhou o Prêmio Nobel de 1981 por suas contribuições para o desenvolvimento da espectroscopia laser.enquanto Townes e Schawlow são os nomes mais frequentemente associados com a invenção do laser por causa de seu papel de 1958 e subsequente patente, muitos outros fizeram contribuições vitais. Talvez seja por isso que a questão de quem realmente inventou o laser provou ser bastante litigiosa, devido, em grande parte, aos esforços de Gordon Gould, um cientista da Columbia e, mais tarde, do grupo de pesquisa técnica (TRG), para ganhar direitos de patente com base em seu caderno de pesquisas. Uma entrada em suas ideias iniciais para o laser foi datada e notarizada em novembro de 1957. Gould lutou durante décadas e, em 1973, o Tribunal de Justiça dos EUA decidiu que a patente original concedida a Schawlow e Townes era muito geral, e não forneceu informações suficientes para criar certos componentes-chave. Gould foi finalmente concedido direitos de patente, recebendo sua quarta e última patente sobre lasers em 1988.apesar de ter sido um avanço técnico notável, em seus primeiros anos o laser não tinha muitas aplicações práticas, uma vez que não era poderoso o suficiente para o uso em armamentos baseados em feixes, e sua capacidade de transmitir informações através da atmosfera foi severamente prejudicada por sua incapacidade de penetrar nuvens e chuva. Mas não demorou muito para os pesquisadores desenvolverem os primeiros sistemas de observação a laser e as primeiras ferramentas para cirurgia a laser.hoje em dia, os lasers são onipresentes no mercado comercial, usados em leitores de CD, em cirurgia corretiva aos olhos, remoção de tatuagens, linhas de montagem industriais, scanners de supermercado, comunicações ópticas e armazenamento de dados ópticos.

urther Reading:

Bromberg, Joan L., “The Birth of the Laser”, Physics Today, October 1988, pp. 26-33.

“A Laser Patent That Upsets the Industry,” Business Week, 24 October 1977, pp. 121-130.Hecht, Jeff, “Winning the Laser Patent War,” Laser Focus World, December 1994, pp. 49-51.