Aplicaciones de la luz

1. APLICACIONES DE LA LUZ

Luz en medicina.
La luz es parte de nuestra vida, sin ella no existiría el mundo como lo conocemos, sin embargo entender
qué es resulta muy complicado, pues a veces presenta el comportamiento de una onda y a veces el de una
partícula.
Un uso común de la luz visible es permitirle al médico obtener una información visual del paciente: el color
de su piel, su estado de ánimo, anormalidades en su cuerpo. A veces la luz es insuficiente y entonces
recurre a fuentes de luz más intensas, a espejos, a superficies cóncavas que concentran la luz en la región
de interés o a instrumentos más complejos como el oftalmoscopio para ver dentro del ojo, el otoscopio que
le permite ver dentro del oído o al endoscopio para observar cavidades internas.
La luz UV se usa en microscopía fluorescente. Los rayos X de baja energía se usan como fuente de
irradiación en la técnica microscópica llamada historradiografía.
Cuando el haz utilizado es un haz de electrones se trata de un microscopio electrónico. Las lentes de este
tipo de microscopio son campos eléctricos y magnéticos que pueden dirigir, afocar o abrir, el haz de
electrones. La longitud de onda de los electrones depende de su energía, pero alcanza amplificaciones de
hasta 250 000 veces, mientras el microscopio convencional alcanza unas 1000 veces de amplificación.
La energía total de un láser pulsado, de los que se usan en medicina, se mide en milijoules (mJ); puede ser
liberada en menos de un microsegundo y la potencia instantánea resultante pueden ser megawatts. La
salida de un láser pulsado generalmente se mide por el calor producido en el detector.
La energía de un láser, cuando incide en tejido humano, causa una rápida elevación de la temperatura y
destruye, de esta manera, el tejido. El daño causado al tejido viviente depende de qué tanto se eleve la
temperatura y del tiempo que permanezca elevada; por ejemplo, el tejido puede permanecer a 70°C
durante un segundo sin ser destruido, pero a temperaturas por arriba de 100°C por breve que sea la
exposición siempre hay destrucción.
El láser se usa comúnmente en medicina clínica sólo en oftalmología, principalmente para fotocoagulación
de la retina (cauterización de un vaso sanguíneo), para lo que se utiliza un láser de xenón. También se usa
para casos de retinopatía, retina desprendida y como bisturí en algunos casos. En la figura 25 se muestra
un aparato útil en cirugía.
Es necesario que tanto el paciente como el médico, protejan sus ojos del rayo láser, ya que debido a que
viaja como un haz concentrado de energía, aunque sufra varias reflexiones puede causar daños
irreparables en caso de penetrar al ojo. El área donde se usa el rayo láser debe estar controlada y se debe
prevenir al público.
Luz en fuerzas armadas
El Sistema de Defensa Aérea de Alta Energía Láser (HELLADS, por sus siglas en inglés) es diseñado por la
Agencia de Proyectos de Investigación de Defensa Avanzada del Pentágono, para ser colocado en aviones
militares.

HELLADS creó un láser, con un peso de 750 kilogramos, el cual puede entrar en un jet militar y que será
capaz de derribar un misil enemigo mientras vuela. Su tamaño será como el de un refrigerador grande.

Hasta el momento, este tipo de lásers eran muy voluminosos debido a que se necesitaban enormes
sistemas de refrigeración para evitar su recalentamiento, por lo que sólo podían ser colocados en grandes
aeronaves del tipo jumbo

2. Los lásers en estado líquido pueden disparar un rayo continuo, sólo que necesitan sistemas de enfriamiento
de mayor tamaño que los sólidos, cuyos rayos son más intensos, aunque deben ser disparados con
intervalos para evitar su recalentamiento.

El láser, llamado por sus inventores como "el arma infernal", ya cuenta con un prototipo capaz de disparar
un rayo de un kilowatt (kW) y se planea construir una versión más poderosa, de 15 kW, a fines de año.
La tecnología ABL está llegando a su madurez. Ahora existen aeronaves que pueden servir de plataformas
para trasportar tripulaciones, combustibles y equipos que constituyen un sistema de armas láser, con una
potencial y elevada eficacia operativa. Esto significa que los ABLs pueden ser utilizados en una variedad de
misiones, incluyendo la destrucción de TBM a distancias de más de 400 Km., las amenazas aéreas y
misiles de crucero a más de 100 Km., y la defensa de elementos aerotransportados de alto valor contra
misiles aire y superficieaire (Surface-to-Air Missiles - SAM). También pueden realizar vigilancia, comando y
control (Command and Control - C), y dirección del combate, mientras conservan una capacidad efectiva de
autodefensa. Estas misiones pueden cubrir amplias zonas mediante la capitalización de la flexibilidad y
capacidad de rápida respuesta inherente al poder aéreo, mientras que la precisión del ABL es un potente
multiplicador de fuerza para actuar sobre la etapa inicial de empuje del misil que intercepta. Esta visión de
la eficacia futura del ABL es posible, debido a nuestras inversiones durante muchos años en el desarrollo
del sistema HEL, que incluye una importante cantidad de trabajo realizado a fines de los años 70 y
comienzos de los 80 con un HEL embarcado.
Tecnología militar
Los sistemas de guiado por láser para misiles, aviones y satélites son muy comunes. La capacidad de los
láseres de colorante sintonizables para excitar de forma selectiva un átomo o molécula puede llevar a
métodos más eficientes para la separación de isótopos en la fabricación de armas nucleares.
Luz en Agricultura
La primera etapa de la fotosíntesis es la absorción de luz por los pigmentos. La clorofila es el más
importante de éstos, y es esencial para el proceso. Captura la luz de las regiones violeta y roja del espectro
y la transforma en energía química mediante una serie de reacciones. Los distintos tipos de clorofila y otros
pigmentos, llamados carotenoides y ficobilinas, absorben longitudes de onda luminosas algo distintas y
transfieren la energía a la clorofila A, que termina el proceso de transformación. Estos pigmentos
accesorios amplían el espectro de energía luminosa que aprovecha la fotosíntesis.
La fotosíntesis tiene lugar dentro de las células, en orgánulos llamados cloroplastos que contienen las
clorofilas y otros compuestos, en especial enzimas, necesarios para realizar las distintas reacciones. Estos
compuestos están organizados en unidades de cloroplastos llamadas tilacoides; en el interior de éstos, los
pigmentos se disponen en subunidades llamadas fotosistemas. Cuando los pigmentos absorben luz, sus
electrones ocupan niveles energéticos más altos, y transfieren la energía a un tipo especial de clorofila
llamado centro de reacción.
En la actualidad se conocen dos fotosistemas, llamados I y II. La energía luminosa es atrapada primero en
el fotosistema II, y los electrones cargados de energía saltan a un receptor de electrones; el hueco que
dejan es reemplazado en el fotosistema II por electrones procedentes de moléculas de agua, reacción que
va acompañada de liberación de oxígeno. Los electrones energéticos recorren una cadena de transporte de
electrones que los conduce al fotosistema I, y en el curso de este fenómeno se genera un trifosfato de
adenosina o ATP, rico en energía. La luz absorbida por el fotosistema I pasa a continuación a su centro de
reacción, y los electrones energéticos saltan a su aceptor de electrones. Otra cadena de transporte los
conduce para que transfieran la energía a la coenzima dinucleotido fosfato de nicotinamida y adenina o
NADP que, como consecuencia, se reduce a NADPH2. Los electrones perdidos por el fotosistema I son
sustituidos por los enviados por la cadena de transporte de electrones del fotosistema II. La reacción en
presencia de luz termina con el almacenamiento de la energía producida en forma de ATP y NADPH2.