Da un punto di vista chimico il rubino è costituito da sesquiossido di alluminio contenente atomi di cromo che gli conferiscono un colore rosso intenso.

I lampi luminosi di  luce policromatica e incoerente, prodotti dalla lampada flash che circonda il rubino, eccitano gli atomi di cromo che spostano i loro elettroni dell'ultima orbita in una posizione ancora più esterna, cui corrisponde una maggiore energia, come indicato in figura.

In condizioni normali, questi elettroni decadono nell'orbita più bassa in istanti successivi del tutto casuali e quindi imprevedibili, restituendo l'energia ricevuta, sotto forma di fotoni tutti con la stessa energia luminosa e quindi dello stesso colore, ma diretti però, in ogni direzione.

Questo tipo di emissione fotonica è detto di tipo naturale.

Il LASER, invece, è in grado di produrre un'emissione stimolata a seguito della sua struttura di specchi paralleli, di cui uno perfettamente riflettente, ed uno semiriflettente, che detta di tipo FABRY - PEROT dal nome degli scienziati che li hanno inventato.

Infatti, quando i fotoni di luce monocromatica, prodotti dal decadimento degli elettroni nell'orbita inferiore, vengono generati, si vengono a trovare intrappolati in una struttura risonante, costituita dai due specchi Fabry - Perot, che li costringono ad andare avanti e indietro tante volte in linea retta.

Questi fotoni, passando vicino agli atomi eccitati, producono il decadimento degli elettroni dall'orbita instabile a maggiore energia, a quella stabile a energia inferiore con conseguente emissione di altri fotoni, tutti rigorosamente della stessa frequenza e della stessa fase, che vengono anche loro costretti a oscillare in avanti e indietro fra i due specchi.

Questi costituiscono una cavità risonante ottica poiché la distanza fra i due specchi deve risultare un multiplo intero di mezza lunghezza d'onda della radiazione LASER.

Raggiunta una certa intensità, i fotoni riescono ad uscire dallo specchio semitrasparente in un unico raggio perfettamente monocromatico e in fase, perché generato dall'emissione stimolata di atomi tutti assolutamente eguali, e perfettamente rettilineo, perché prodotto dopo un innumerevole numero di oscillazioni in linea retta che ne garantiscono la direzione rettilinea.

APPLICAZIONI DEL LASER

A causa delle sue prestazioni molto specifiche, il LASER  ha avuto in passato ed ha tuttora innumerevoli applicazioni in molti campi della tecnica, della medicina, delle scienze.

In medicina si ricordano il bisturi LASER che sostituisce il normale bisturi metallico, con il vantaggio della estrema sottigliezza  del taglio e di cicatrizzare mentre taglia, impedendo quindi la perdita di sangue.

Nelle operazioni sulla retina dell'occhio, per la sua saldatura, oltre che per la sagomatura della cornea e quindi correzione definitiva dei difetti visivi, ed in particolari applicazioni di microchirurgia interna ed artroscopia.

In campo odontotecnico (per informazioni più dettagliate cliccare qui)

In campo militare vi sono le bombe a guida LASER, le armi da fuoco a puntamento LASER, usate sia per i cannoni, che per le pistole o i fucili.

Nell'industria con il LASER si tagliano i metalli o le tavole in legno per esempio per il modellismo con pilotaggio computerizzato da consolle.

In astronomia il LASER è stato usato per mandare un raggio sulla luna e ritorno per misurarne la distanza con un errore di pochi centimetri, utilizzando uno specchio, rivolto verso la terra, lasciato dagli astronauti dell'Apollo11 il 21 luglio del 1969.

è stato a seguito della altissima precisione di questa misura che si è potuto rilevare, che la Luna si va lentamente allontanando dalla Terra. 

Nel campo scientifico, poi, gli impieghi sono certamente innumerevoli, specialmente nei campi della ricerca e sperimentazione di ogni tipo.

Il LASER consente inoltre la creazione di ologrammi, cioè di immagini tridimensionali.

Nel campo dell'informatica il LASER è usato per i lettori CD, i masterizzatori, i DVD.

Il campo che interessa il nostro studio, però, è il campo delle Telecomunicazioni dove il LASER è usato in coppia con i fotodiodi, per le trasmissioni in fibra ottica, come indicato schematicamente sotto.

SCHEMA A BLOCCHI DI UNA TRASMISSIONE TELEFONICA IN FIBRA OTTICA

Come si può vedere dallo schema di sopra, estremamente semplificato di un collegamento telefonico che utilizza le fibre ottiche, le onde sonore vengono catturate dal microfono che è un trasduttore acustico/elettrico e le converte in corrente elettrica che attraversa il doppino telefonico, cioè il filo di rame che costituisce il nostro collegamento elettrico con la centrale telefonica urbana più vicina.

Lì, il segnale elettrico, dopo opportuna codifica, viene convertito in segnale luminoso da un laser o da un led e viene immesso in fibra ottica, attraversando centinaia di chilometri fino a destinazione dove, nella nuova centrale telefonica viene riconvertito in corrente elettrica, decodificato, e inviato attraverso il doppino telefonico fino a casa del secondo utente dove il ricevitore telefonico, l'altoparlante del disegno, nuovo trasduttore elettro/acustico, la ritrasforma il suono udibile dal destinatario.