UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO INTERUNIDADES EM ENSINO DE CIÊNCIAS

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO INTERUNIDADES EM ENSINO DE CIÊNCIAS Laser Óptica:Teoria, experimentos e aplicações Disciplina ECF Anne L. Scarinci Mikiya Muramatsu Mestrandos: Mário Rodrigues de Oliveira Filho Roberta Proença

2 Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Acrônimo: Amplificação da Luz por Emissão Estimulada da Radiação É um dispositivo que produz um feixe intenso de fótons coerentes por emissão estimulada Laser de estados sólidos, lasers de líquidos e lasers à gás.

3 Histórico Precursor do laser : Maser ( Microwave Amplification Stimulated Emission Radiation) produzido em 1950 por Charles Hard Townes, Alexander Mikhaiovich e Nikolai Gennadievich Basov; Schawlow expõe as condições físicas gerais que se deveriam verificar para o maser óptico; Em 1960 Theodore H. Maiman anunciou o laser;

4 Emissão estimulada Átomo no estado excitado e a energia de um fóton incidente é igual a E2-E1; E2- energia do estado excitado e E1 a energia do estado fundamental; O campo eletromagnético do fóton incidente aplica aos elétrons uma força alternada que fazem os elétrons oscilarem na mesma frequência do fóton incidente

5 O átomo excitado é estimulado e emite um fóton na mesma direção e com a mesma fase do fóton incidente; Figura 1 Emissão espontânea e emissão estimulada

6 Emissão/ absorção Como praticamente todos os átomos se encontram no estado fundamental à temperatura a ambiente o que predomina é a absorção; Emissão estimulada: o número de átomos excitados tem que ser maior que o número de átomos no estado fundamental; Inversão de população;

7 LASER DE RUBI Figura 2 Primeiro laser de rubi A lâmpada excita os íons de Cromo do rubi a uma banda de energia denominada níveis de bombeamento Os íons transferem energia através de colisões e decaem para estados chamados metaestáveis

8 Figura 3 Níveis de energia do Cromo

9 Cavidade óptica ressonante

10 Laser de Hélio Neônio

11 LASER: Aplicações Indústria Medicina Odontologia Entretenimento Hologramas

12 Indústria Exemplo: Corte a Laser, empresa JOMAFER O corte a laser tem se destacado dos outros como o processo de escolha para a fabricação de peças de chapas metálicas, em razão de precisão, qualidade, velocidade e custo-benefício. Outros exemplos: têxtil, vestuário, calçados

13 Indústria Industria OPTO Science in Sight: indústria nacional, criada por pesquisadores e técnicos do Instituto de Física do Campus da USP de São Carlos. Fabricante do primeiro leitor de códigos de barras, comprado pela Itautec; Oftalmologia: lentes antirreflexo; lasers fotocoaguladores para retina. O primeiro produto foi o Microscópio Cirúrgico. Desenvolveu o Retinógrafo totalmente digital. laseres para cirurgias (infravermelho 810nm, verde 532nm, amarelo 586nm; Microscópios Cirúrgicos; sistemas de tratamento da córnea, como o Opto Xlink; Sistemas de Acuidade Visual Magis Nano, Lâmpadas de Fenda e inúmeros acessórios Defesa: prismas de alta precisão para sistemas de imageamento; sensores a laser para sistemas militares de defesa, como espoletas para mísseis antiaéreos e sistemas de guiamento a laser para mísseis antitanque.

14 Pesquisa O biofilme foi submetido à ação do laser a 120 mj, 10 Hz, por 5, 10, 15, 20, 30 e 60s, mantendo distância de 2,5cm da microplaca. Fez-se também a inoculação de 105 cels/ml de F. nucleatum sobre corpos-de-prova (4mmX 5mm), sendo submetidas à irradiação do laser, nos mesmos parâmetros físicos, por 15s. A avaliação da contaminação residual foi realizada em ágar sangue. Observou-se redução de 93,58% dos microrganismos após 20s de irradiação e a eliminação total após 60 s. Quanto à ação do laser sobre F. nucleatum em suspensão, verificou-se eliminação total do conteúdo séptico. Conclui-se que atividade antibacteriana do laser de érbio:yag sobre os microrganismos em forma de biofilme pode ser eficaz, em função do tempo de irradiação e dos parâmetros físicos utilizados e que microrganismos em estado planctônico são mais sensíveis ao laser do que em forma de biofilme (LOPES,KINA, 2004),

15 Estudos referentes à atuação de diferentes lasers em periodontia, como de CO 2, neodímio:yag, hólmio:yag, érbio:yag, dentre outros, têm demonstrado resultados significativos no que diz respeito à remoção de cálculo, curetagem de tecido mole e descontaminação de bolsas periodontais.

16 Medicina Dermatologia: Laser Nd YAG: tecnologia é usada para depilação e remoção de tatuagens. Apresenta baixa afinidade pela melanina é seguro, tanto em peles claras quanto em negras e bronzeadas. Depilação: a aplicação é feita ponto a ponto com o objetivo de carbonizar os fios e, principalmente, os bulbos pilares. Uso vascular: deve-se fazer um pré e um pós-resfriamento da pele (o Yag da plataforma solon já possui este recurso acoplado). Depois, dispara-se o laser até sumir o vaso na mesma hora.

17 Peeling térmico: aplica-se em movimentos circulares até a pele ficar eritematosa de forma homogênea. A pele fica aveludada, mas, em poucos minutos, volta completamente ao normal. Micose de unha: aplica-se na unha afetada até chegar à temperatura de 40 graus. Aí mantem por mais 3 minutos. Remoção de tatuagens e maquiagens definitivas: é feita a aplicação ponto a ponto com ajuste de 10 disparos por segundo. O uso terapêutico dos lasers de baixa intensidade (LBI) ou soft lasers nas ciências da saúde tem sido empregado com constância na prática clínica devido aos seus efeitos antiinflamatório, analgésico, antiedematoso e sua contribuição no reparo tecidual.(ferreira,et.al.,2009 ). No caso, herpes.

18 Entretenimento Logo marcas: Labirinto:

19 Holograma

20 Referências Bibliográficas CRUZ, Carlos H. de Brito. Física e indústria no Brasil, Cienc. Cult. v. 57, n. 3 São Paulo, jul/sept ISSN HECHT, Eugene. Óptica. Fundação Calouste Gulbenkian, JOMAFER, Disponível em:< Acessado em: 22 out VALADARES, Eduardo de Campos, MOREIRA, Alysson Magualhães. Ensinando Física Moderna no segundo grau: efeito fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro. Cad.Cat.Ens.Fís., v. 15, n. 2: p , ago Tipler, Paul; LLEWELLYN, Ralph. Física Moderna. 5ª Ed. LTC LOPES, Angélica Marquezim; KINA, José Ricardo. Influência de aplicações do laser érbio:yag sobre a viabilidade microbiana. Disponível em:< em:22 out MINHA VIDA. LASER Nd: YAG: tecnologia e usada para depilação e remoção de tatuagens. Disponível em:< em: 22 out Remoção de tatuagem. Disponível em:< UKEwjx6- Sc7_bPAhVBOD4KHRFqCHUQjRwIBw&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DaXC W7SZs9zU&psig=AFQjCNFf8FRYIESQvi0FeEWqMQHoFkD72g&ust= >. Acessado em: 22 out FERREIRA, Dennis de Carvalho; MARTINS, Fernanda Otaviano; ROMANOS, Maria Teresa Villela. Impacto do laser de baixa intensidade na supressão de infecções pelos vírus Herpes simplex 1 e 2: estudo in vitro. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical 42(1):82-85, jan-fev, 2009.

21 Referências HECHT, E. Óptica.Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, ed, p TIPLER, P.A;LLEWELLYN, R.A. Física moderna. Rio de Janeiro: LTC, ed, p