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L'Interazione fra gli Atomi e la Luce

     
    OK, Kyla, cosa ti ricordi dell'interazione fra gli atomi e la luce?
    Dunque, so che se luce del colore giusto colpisce un atomo, fa saltare un elettrone ad un livello energetico superiore. Più tardi, l'elettrone cade di nuovo giù, emettendo luce dello stesso colore in una direzione casuale.
    Giusto. Ma Einstein, più di 60 anni fa, capì che poteva succedere anche qualcos'altro. Vediamo se riesci a scoprirlo giocando con l'applet sotto. Regola la "luminosità" della sorgente di luce, ovvero la quantità delle "particelle di luce" chiamate fotoni, e guarda se noti qualcosa di strano: 
     
    Succede qualcosa di strano: quando un fotone colpisce un atomo che è già eccitato, sembra che l'atomo lasci andare un fotone. 
    Hai verificato in che direzione viene emesso il fotone?
    Vediamo.... Sì, esce nella stessa direzione del fotone incidente. 
    Esatto! E' questo il punto-chiave che Einstein capì e che oggi rende possibili i laser. Quando un fotone colpisce un atomo che è già eccitato, l'atomo emette un fotone che è completamente identico al fotone incidente; stesso colore, stessa direzione. Questo processo viene chiamato "emissione stimolata".

    Un fotone colpisce un atomo eccitato...

    E l'atomo emette un nuovo fotone esattamente uguale al primo.

    Credo di aver capito...un fotone colpisce un atomo eccitato, ed allora otteniamo due fotoni che viaggiano insieme. Quando uno di questi colpisce un altro atomo eccitato otteniamo tre fotoni, e così via, e i fotoni sono tutti identici poichè sono stati "clonati" dall'emissione stimolata. 
    Esattamente, quindi il numero dei fotoni viene amplificato. La parola laser è l'abbreviazione inglese di "Amplificazione della Luce attraverso l'Emissione Stimolata di Radiazione".
    Capisco perché l'hanno abbreviata!
    Fra l'altro, noi abbiamo rappresentato la luce come composta di piccole particelle, ma puoi pensare anche in termini di onde. In questo caso, la luce incidente è un'onda, e quando colpisce l'atomo eccitato, questo emette dell'energia che rende l'onda più ampia. 

    Un'onda elettromagnetica colpisce un atomo eccitato...

    E l'onda, grazie all'energia in più, diventa più  grande.