Diccionari de química (històric complet)

Temps que triga una barreja de gasoil i aire a detonar des del moment que s'ha injectat el gasoil a l'aire a pressió en el cilindre del ^motor dièsel^. Interessa que el lapse d'ignició sigui el més curt possible, de centèsimes de segon, i es mesura mitjançant assajos en motors normalitzats per comparació amb hidrocarburs coneguts. El cetà té un lapse d'ignició molt baix i se li assignà arbitràriament el valor 100, mentre que l'alfametilnaftalè té un lapse d'ignició molt elevat i se li assignà el valor 0. Aquest índex és anàleg al ^nombre d'octà^ per a la gasolina.

Aparell utilitzat per produir un feix prim i paral·lel de radiació monocromàtica coherent d'elevada intensitat en la regió visible, ultraviolada o infraroja i basat en el fenomen de l'emissió estimulada. Sol constar d'un sistema físic amb una estructura de nivells energètics adequada anomenat <i>medi actiu<i>. Un d'aquests nivells energètics ha de ser un estat excitat metaestable, amb un temps de vida prou llarg perquè es pugui produir emissió estimulada. El medi actiu d'un làser pot ser un sòlid cristal•lí o vitri, un líquid, un gas, un plasma o un feix d'electrons lliures. Un segon element essencial per al funcionament d'un làser és un mecanisme de bombeig capaç de produir una inversió de població entre l'estat excitat metaestable i un altre estat energètic més estable. S'assoleix la inversió de població quan el nombre d'espècies del medi actiu que es troben en l'estat excitat metaestable és més gran que el nombre d'espècies en l'estat més estable, justament el contrari del que s'esdevé en l'^equilibri tèrmic^. Aquesta inversió de població és necessària perquè pugui tenir lloc una emissió estimulada neta entre ambdós estats energètics. Si les poblacions dels dos nivells energètics fossin les que corresponen a l'equilibri tèrmic, predominaria l'absorció de radiació electromagnètica en comptes de l'emissió estimulada i no hi hauria emissió estimulada neta. Per últim, un tercer element és la cavitat ressonant, que és el dispositiu dintre del qual es disposa el medi actiu i que permet amplificar i direccionar el feix de radiació electromagnètica que genera l'emissió estimulada neta del medi actiu. Un cop invertides les poblacions dels estats energètics d'interès, no fa falta l'aportació de radiació electromagnètica externa perquè es comenci a produir l'emissió estimulada. La cavitat ressonant, que normalment és un cilindre amb dos miralls en les seves dues cares, s'encarrega d'aprofitar l'emissió espontània que genera el medi actiu per provocar l'emissió estimulada. Quan el mecanisme de bombeig del làser ha aconseguit invertir les poblacions, algunes de les espècies del medi actiu que es troben en l'estat excitat metaestable es desexciten a l'estat més estable, tot emetent radiació electromagnètica espontàniament. La major part d'aquesta radiació electromagnètica es perd a través de les parets laterals de la cavitat ressonant. Una petita part dels fotons emesos espontàniament, però, es dirigeix paral•lelament a l'eix del cilindre, a les cares de la cavitat ressonant. Els miralls que es troben disposats allà reflecteixen els fotons i fan que aquests tornin a travessar el medi actiu diverses vegades. A mesura que els fotons emesos espontàniament travessen el medi actiu provoquen l'emissió estimulada. Com que els fotons provinents de l'emissió estimulada conserven la fase, la freqüència i la direcció de moviment dels fotons que l'han provocada, la radiació electromagnètica present en la cavitat ressonant s'amplifica ràpidament i notablement, cosa que fa que la cavitat ressonant esdevingui un reservori de radiació electromagnètica. Cal pensar que els fotons que són emesos per emissió estimulada també són capaços, al seu torn, de provocar l'emissió estimulada d'altres fotons. Aquesta radiació electromagnètica que s'ha generat a l'interior de la cavitat ressonant és la radiació làser. Si un dels miralls de la cavitat ressonant és parcialment transparent, part de la radiació làser de la cavitat ressonant podrà sortir a l'exterior i se li podrà donar múltiples usos. A causa de la forma en què es genera la radiació làser, aquesta es caracteritza, per contraposició amb la resta de fonts de radiació electromagnètica, per ser intensa, monocromàtica, coherent, direccional i polaritzada. Totes aquestes característiques generen moltes aplicacions tecnològiques, en camps com la medicina, en cirurgia i diagnòstic; en la física, en el tractament i caracterització de materials i en òptica; en la química, en tècniques espectroscòpiques; en l'enginyeria, en l'alineat d'objectes, capçals lectors, eines de tall; en la informàtica, per a lectors de CD i DVD o per a la computació quàntica, o en ciència bàsica, per exemple en tècniques de refredament, trampes quàntiques, microscòpia d'efecte túnel, holografia, control coherent de reaccions químiques, etc. Les tècniques làser han permès assolir una resolució en l'espai i en el temps sense precedents arribant als femtosegons (1 femtosegon = 10⁻¹⁵ segons) i als picòmetres (1 picòmetre = 10⁻¹² metres). Aquesta resolució s'ha obtingut gràcies a la millora en la tècnica del làser polsat, el qual, en oposició al làser d'ona contínua, emet polsos de radiació electromagnètica de duració temporal i abast espacial suficientment curts com per assolir les resolucions abans esmentades. La denominació làser és una lexicalització de la sigla d'origen anglès LASER (light amplification by stimulated emission of radiations, 'amplificació de la llum per emissió estimulada de radiació'). Vegeu també ^desactivació radiant^.

Làser el medi actiu del qual és un sòlid cristal·lí o vitri. El ^làser de robí^ i el ^làser de semiconductor^ en són exemples.

Làser químic en el qual l'emissió es produeix després que una reacció química hagi format un ^excíplex^ i que dissocia tan bon punt es desexcita a l'estat fonamental no enllaçant. La clau per aconseguir la inversió de la població rau, precisament, en aquest caràcter no enllaçant de l'estat fonamental, ja que això es tradueix en la inexistència de l'estat fonamental. És un exemple de làser d'exciplex aquell làser en el qual el medi actiu està format per àtoms de clor i de xenó. S'anomena impròpiament làser d'excímer.

Làser el medi actiu del qual està constituït per una solució de colorant orgànic. El colorant sol ser una molècula orgànica amb molts modes normals de vibració, la qual cosa, juntament amb la interacció del colorant i el dissolvent, fa que els estats electrònics del sistema presentin un continu de nivells d'^energia rotacional^ i de nivells d'^energia vibracional^. Aquesta propietat permet que els làsers de colorant siguin sintonitzables, en el sentit que la radiació làser que genera cobreix un determinat rang de freqüències de radiació. Per tal de seleccionar la freqüència de la radiació làser s'empra una xarxa de difracció en la cavitat ressonant. La radiació en els làsers de colorant es produeix entre el primer nivell vibro-rotacional del primer estat excitat i el continu de nivells vibro-rotacionals de l'estat fonamental. El bombeig per a invertir les poblacions de l'estat fonamental i el primer estat excitat es duu a terme mitjançant un altre làser o una làmpada de flaix.

Làser d'estat sòlid en què el medi actiu és un ^semiconductor^. L'emissió de radiació làser es produeix després d'aplicar una diferència de potencial a una unió entre un semiconductor tipus <i>p</i> i un semiconductor tipus <i>n</i>.

Làser amb quatre nivells energètics, el fonamental i tres d'excitats, implicats en l'emissió de radiació làser per part del medi actiu. Les molècules o àtoms del medi actiu són bombejats des de l'estat fonamental a un estat excitat. Des d'aquest estat excitat, les molècules o àtoms perden part de l'energia d'excitació per mitjà de ^desactivació no radiant^ i passen a un segon estat excitat, que és metaestable. Des d'aquest estat excitat, les espècies pateixen una ^desactivació radiant^ cap a un tercer estat excitat, inicialment despoblat i emeten la radiació làser. El làser de quatre nivells permet superar els inconvenients que té el ^làser de tres nivells^ per aconseguir la inversió de poblacions, atès que la radiació làser té lloc entre dos estats excitats diferents i no entre un estat excitat i l'estat fonamental. El làser de Nd-YAG n'és un exemple.

Làser d'estat sòlid i de caràcter polsant en què el medi actiu és robí amb petites impureses de Cr³⁺ en forma de Cr₂O₃, que són, precisament, les responsables de la radiació làser. Es tracta d'un ^làser de tres nivells^. Els ions Cr³⁺ són bombejats mitjançant un flaix de llum blanca des de l'estat fonamental, ⁴A₂, a dos estats excitats diferents, ⁴T₁ i ⁴T₂. Des d'aquests estats, els ions Cr³⁺ experimenten una desactivació no radiant a l'estat metaestable ²E, des d'on es desexciten i emeten radiació làser tornant a l'estat fonamental.

Làser d'estat sòlid en què el medi actiu és un ^semiconductor^. L'emissió de radiació làser es produeix després d'aplicar una diferència de potencial a una unió entre un semiconductor tipus <i>p</i> i un semiconductor tipus <i>n</i>.

Làser amb tres nivells energètics, el fonamental i dos d'excitats, implicats en l'emissió de radiació làser per part del medi actiu. Les molècules o àtoms del medi actiu són bombejats des de l'estat fonamental a un estat excitat. Des d'aquest estat excitat, les molècules o àtoms perden part de l'energia d'excitació per mitjà de ^desactivació no radiant^ i passen a un segon estat excitat, que és metaestable. La radiació làser resulta de l'emissió estimulada des d'aquest segon estat excitat a l'estat fonamental. El principal inconvenient del làser de tres nivells és que no és fàcil d'aconseguir la inversió de poblacions entre l'estat fonamental i l'estat excitat metaestable, atès que això implica que el bombeig inicial ha d'excitar moltes molècules o àtoms de l'estat fonamental.