Tutti i segreti del Laser

Si è svolto il 14 Dicembre 2002 al Teatro Due di Parma con enorme successo il 1 Seminario di studio sulla luce Laser e ZioGiorgio ha approfittato per porre molte interessanti domande ai due autorevoli docenti Aldo Visentin e Franco Lorenzi.
Va ricordato che l’evento è stato possibile grazie al prezioso lavoro organizzativo della “Libera Accademia della Luce”.

A che cosa corrisponde la parola “LASER”?

La parola laser è un acronimo corrispondente a:
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

È una radiazione nociva?
La radiazione laser è luce, una forma di radiazione elettromagnetica.
Può essere pericolosa in circostanze determinate; esempio quando un fascio laser è proiettato nell’occhio, sulla pelle o su materiali infiammabili.

Chi ha inventato il laser?

La maggior parte degli storici, ritiene che il primo funzionamento di un laser, fu ottenuto dal Dott. Theodore Maiman ed avvenne il 7 luglio 1960 ai laboratori di ricerca dell’Hughes in Malibu in California.
Il laser del Dott. Maiman è stato basato sulle idee teoriche d’Albert Einstein, del Dott. Charles Townes ed Arthur Shawlow.

Possono i laser creare danni alle persone?
Sì i laser possono danneggiare la parte del corpo che è più sensibile alla luce: l’occhio. I fasci laser molto potenti possono anche causare bruciature alla pelle e ai vestiti.

Come possono i laser creare danni alle persone?

Se un fascio laser FERMO, ad alta potenza colpisce l’occhio, può causare un’ustione sulla retina. Allo stesso modo, come la lente d’ingrandimento mette a fuoco i raggi solari e li concentra in un punto, l’occhio dell’essere umano mette a fuoco il fascio laser che lo attraversa, in un punto molto piccolo sulla retina, causando un’ustione irreparabile.

Sono i laser abbastanza potenti da usarsi come armi?
I sistemi laser d’oggi sono fortunatamente inadatti per uso bellico. Sarebbero necessarie potenze d’alimentazione altissime per generare fasci laser in grado di danneggiare seriamente oggetti più o meno pesanti. Attualmente i laser che sono abbastanza potenti da lavorare il metallo, sono grandi e pesanti, e richiedono una gran quantità d’energia d’alimentazione e acqua per il raffreddamento.

Com’è misurata la potenza del laser?
La potenza di un laser si misura in watt – gli stessi watt che si usano per misurare la potenza delle lampade. Un laser da 10 watt, appare molto più luminoso di una lampadina da 10 watt, poiché la luce dalla lampadina viaggia in tutte le direzioni e si disperde velocemente, mentre la luce laser è concentrata in un fascio d’alcuni millimetri di diametro.

Qual è il laser più potente al mondo?

La Nova Facility (USA) è certamente il più potente, anche se per impulsi piuttosto corti (qualche megawatt..).
Il laser visibile più luminoso di cui si abbia notizia, è inoltre un prodotto militare da circa 500 watt di colore rosso

Posso costruirmi un laser?

Per costruirsi un laser, si dovrebbe avere la possibilità di produrre meccaniche di precisione, avere abilità glassblowing per fare il tubo, apparecchiature di vuoto e accesso a gas rari per riempire il tubo stesso; inoltre avreste bisogno d’abilità considerevoli in elettronica, per costruire l’eccitatore (gruppo d’alimentazione). Sarebbe come provare a costruire la vostra lampadina o tubo fluorescente. È più semplice da comprarsi, visti i bassi costi degli HeNe e dei laser al diodo

Tutti i laser devono avere un sistema di raffreddamento?

I piccoli laser, quali HeNe ed i laser al diodo, non hanno bisogno solitamente d’alcun sistema di raffreddamento speciale, poiché si raffreddano per convezione, o da conduzione del calore nel montaggio dell’intelaiatura. Quando la potenza del laser aumenta, anche la quantità di calore prodotta aumenta, e quindi devono essere usati altri sistemi di raffreddamento.
I laser fino a circa un watt di potenza possono essere raffreddati ad aria, oltre un watt, la maggior parte dei laser, richiedono il raffreddamento ad acqua poiché l’aria non può rimuovere il calore abbastanza velocemente.
Esistono Laser al vapore di rame e laser YAG che producono parecchi watt di potenza e sono in ogni modo raffreddati ad aria.

Quali sono i principali tipi d’effetti usati nei laser-shows?

Ci sono due categorie principali d’effetti laser; “Beam effects” o effetti volumetrici e proiezioni d’effetti su schermo. Nei Beam effects, il fascio laser che attraversa l’aria generando l’effetto. Una proiezione è un effetto che traccia forme e immagini su uno schermo appropriato.

Che tipo di beam effect posso vedere in un laser-show?

Ci sono due tipi principali di Beam effect, statico e dinamico. I fasci statici sono intermittenti e possono rimbalzare tra diversi specchi generando così una sorta di griglia nell’aria. Gli effetti dinamici, creano nell’aria forme “solide” come coni o ventagli di luce.

Perché non si vedono beam effects in alcuni shows?

Gli shows possono essere destinati ad essere solamente di grafica e d’animazione mentre altri invece solo d’effetti (Beam effects).

Nei Laser-shows d’animazione, le immagini sono state semplicemente scansite?

Nelle animazioni tradizionali, ogni immagine deve essere individualmente digitalizzata a mano da illustrazioni preparate precedentemente da un animatore. Le immagini quindi sono messe in onda in una successione veloce che genera l’illusione del movimento, come un classico film di Disney.

Ci sono altri generi d’animazioni per laser?

Vi sono animazioni sequenziali, (sopra citate) ed animazioni d’oggetti in “real time”. Nelle animazioni real time, le immagini proiettate sullo schermo sono generate dal calcolatore che le muove le ruota e le manipola a piacere in tempo reale. Un esempio potrebbe essere un logo di un’azienda che scorre.

Qual è il laser più potente utilizzabile nei laser-shows?

Alcuni produttori costruiscono laser YAG da 60 watt che generano un fascio verde e luminoso all’occhio umano, come laser all’argon di 200 watt. Laser al vapore di rame da 200 W sono disponibili in commercio dall’Oxford laser.

Posso mettere la mia mano in un fascio laser durante uno show?

NO! Potete mettere sicuramente le vostre mani in tutti i fasci che sono proiettati sul pubblico, poiché sono dinamici ed i livelli di potenza emessa sono sicuri. I fasci statici (fasci unmoving) possono essere pericolosi e possono causare ustioni. Non tentare mai di riflettere un fascio laser con un cristallo o uno specchio: potreste dirigerlo negli occhi di qualcuno causandone danni alla visione.

Bisogna essere autorizzati per fare Laser-show?

Le norme e i regolamenti sui laser-show in pubblico differiscono da paese a paese, anche se la maggior parte dei paesi seguono le regolazioni IEC-825. Per le proiezioni laser in pubblico negli USA, l’apparecchiatura ha bisogno “di una varianza”, ed ogni show deve essere segnalato per fare una varianza in luogo dal CDRH. (Ente preposto alla sicurezza Pubblica) Nel Canada gli show pubblici devono essere segnalati all’ufficio di protezione dalle radiazioni ad Ottawa. Se prevedete di effettuare uno show in pubblico, controlli sono obbligatori da autorità che hanno giurisdizione per la protezione dalle radiazioni e salute nella vostra zona.

Come si controllano i colori nei laser-shows?

I laser non sono come le luci normali dove per cambiare colore basta disporre loro dei gel (filtri). I laser producono soltanto determinati colori (lunghezze d’onda o linee) di luce. Per esempio, i laser HeNe producono soltanto la luce rossa (629 nm approssimativamente), mentre i laser all’argon producono l’azzurro ed il verde.

Per produrre uno show con tanti colori, bisogna avere in primo luogo tutti i colori presenti nel fascio. Ciò è possibile con la miscelazione del laser rosso di HeNe con un laser all’argon, o usando un laser a luce bianca (che produce un fascio che contenga il rosso, verde e blu su un certo numero di linee).

La forma più semplice di controllo del colore, è gestita da “color box”. Ciò utilizza tre filtri dicroici montati ciascuno sui bracci d’attuatori che consentono di ottenere le sette combinazioni possibili di colore (rosso, verde, blu, giallo, ciano, Magenta e bianco) sulla base di un sistema sottrattivo del colore. Nei sistemi a colori completi, un dispositivo acusto-ottico denominato PCAOM è usato per controllare la luminosità d’ogni linea.

Come sono prodotte le immagini nei laser shows?

Le immagini possono essere di tipo “abstract” o grafiche. La miscelazione dei segnali di un certo numero d’oscillatori analogici è usata solitamente per produrre le immagini astratte (Abstract).
Le immagini generate dal calcolatore del laser, non sono altro che una serie di punti collegati tra loro (immagini vettoriali). Le diverse immagini dell’animazione sono messe in onda in una sequenza veloce per generare l’illusione di movimento come in un film. I punti che compongono l’immagine, sono convertiti dal calcolatore in tensioni elettriche che controllano i dispositivi di scansione. Tali dispositivi utilizzano piccoli specchi montati perpendicolarmente su galvanometri che controllano la deviazione verticale ed orizzontale del fascio. I punti nell’immagine sono rigenerati (re-re-drawn) molte volte in un secondo dai dispositivi di scansione, in modo da “fissarsi” nell’occhio, che vedrà quindi l’’immagine completa. La proiezione veloce di una sequenza d’immagini un pò differenti dà l’illusione di movimento (animazione).

Quanto potente deve essere un laser per fare un fascio visibile?

I piccoli laser quali, i 5mW HeNe si possono vedere solo se si trovano al buio totale e con fumo o polvere nell’aria. Per essere più visibili, sono necessari laser all’argon, o vapore di rame o laser YAG, poiché l’occhio è più sensibile alla luce verde.

Altri laser di potenza maggiore, come quelli installati nei clubs/bar, necessitano di sistemi all’argon da minimo un watt, poiché questi locali hanno normalmente molta luce d’ambiente. I laser utilizzati in clubs/bar sono tipicamente nella gamma di potenza di 3 – 5 watt.
I laser utilizzati negli show esterni possono variare dai laser al vapore del rame da 5 watt ai 20 Watt dell’argon, sino ai 60 e più dei laser YAG.

Un sentito ringraziamento per la gentile disponibilità ai due docenti:

Aldo Visentin
Light & Show design Italy
Viale Cavour 7 35020
Albignasego (PD)
Tel. ++39 348 26 16 909
a.[email protected]

Franco Lorenzi
Lightco Laser
Via E.Fermi 6/B 39012
Merano (BZ)
Tel. ++39 0473 211399
Fax ++39 0473 258427
[email protected]

Per ulteriori informazioni:

Libera Accademia della Luce
info-line 368-954781
E-mail [email protected]
web: www.lighteducation.com

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