Meteco escribió:Ahora llega alguien y consigue que ese haz de luz sea coherente y además encerrarlo en un recinto lleno de espejos y con un agujero en uno de los lados. Acabamos de fabricar un láser. De igual manera llega alguien y fabrica una mina, que no es más que lo mismo, un aparto que obliga a que la explosión vaya en un solo sentido.
Lo siento, Meteco. Aunque es una buena analogía, siendo pedantes, esto tampoco te va a funcionar. Ni aún con esas vas a conseguir que los rayos de láser salgan perfectamente paralelos. De hecho, la mera existencia de esa agujero por el que harías pasar el láser, empeora las cosas.
No sé si Maxwell tendría algo que decir al respecto. Pero el maldito Heisenberg que todo lo complicó sí que nos va a dar una colleja a todos:
https://www.quora.com/Why-cant-you-make-laser-beam-divergence-non-existent-by-using-lenses
I want to make the beam really tiny in cross section, and put a small aperture in front of it, to only get that middle of the beam that's going exactly 'straight'.
Doing so restricts the side-to-side uncertainty of where the photon is as it passes through the aperture. The 'delta x' position number in the Heisenberg equation gets to be really small. That means that, to keep the product above the minimum, the 'delta p' (momentum uncertainty) of the photon gets bigger and bigger. So you're less and less certain about the components of momentum of the emerging photons as they emerge from the aperture. [...] Since the small aperture created a large uncertainty in this second part of the vector, it's the same as saying that there's a larger uncertainty in what direction the photon is traveling after it emerges. So light may be tightly confined in position as it emerges, but it spreads aggressively as the photons leave the aperture.
En resumen, los fotones -y da igual que sean originados por un láser o no, aunque el artículo habla específicamente de láseres-, al pasar cerca de los bordes de ese agujero van a mirar a Heisenberg, el padre de la mecánica cuántica, y le van a preguntar qué hacer. Y Heisenberg les dice que deben respetar obligatoriamente el principio de incertidumbre, lo cual no les deja más opción a los fotones que diverger.
De hecho, cuanto más pequeño hagas el agujero para evitar que pasen rayos con otros ángulos, más acuciante va a ser este efecto cuántico que les va a forzar a "abrirse".
Y hablando antes de la luna, ese pequeño efecto se hará notar a esas distancias:
It means that you can't escape that little bit of diffraction, even if you don't add hardly any uncertainty to side-to-side momentum at the start. At least by the time you go over the distance to the moon, where even really tiny difraction effects have a long way to spread the beam out.
Pero ¿cuánto? Pues si "os acordáis" (o si habéis visto la comedia "The Big Bang Theory"), los astronautas dejaron un reflector de "ojos de gato" en la luna. Este reflector lo que hace es devolver los haces de luz (como los láseres) que apuntan a él exactamente en la misma dirección:
Expanding a laser by putting it backward through a telescope is, in fact, the way the beams were shot at the moon to hit the retro-reflector units left by Apollo astronauts, and this was done specifically to reduce the amount of beam spread, quite successfully. The beam spread from a few meters to 6.5km over a distance of 3.7 x 10^5 km, which corresponds to a half-angle of 8.8 micro-radians. Compare that to, say, a HeNe laser from ThorLabs, with a divergence spec of 1.7 milli-radians on it's couple-mm-wide beam.
Si lo entiendo bien, se usa (se usaba) un telescopio para colimar los rayos de láser y disminuir así la divergencia. Con ello se consiguió que, si a la salida del telescopio el haz láser tenía una superficie de unos pocos metros, en la luna, por la inevitable divergencia, ya abarcaba 6,5 km de diámetro. Eso se corresponde a una apertura del haz láser de 8.8 micro radiantes. Y luego pone el ejemplo que cierto láser de cierto laboratorio tiene una divergencia de 1.7 mili radianes, lo cual es más de mil veces mayor.
Lo dicho: lo montes como lo montes, los láseres divergen (lo cual no impide derribar misiles).
...fotón caído.
Me despisté.