Há Tempos Que Se Apresenta A

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...... 1. Introdução mais revolucionárias desenvolvidas durante o Século XX. Essa tecnologia en- Larissa do Nascimento Pires* á tempos que se apresenta a controu imprescindíveis aplicações em Instituto Federal de Educação, Ciência necessidade de uma reformu- diversos ramos da medicina, desde te- e Tecnologia de Santa Catarina, lação do ensino de física quan- rapias médicas até procedimentos ci- Araranguá, Santa Catarina, Brasil. H to aos conteúdos abordados na rúrgicos [4]. Não somente isso, os lasers educação básica, considerando o dis- apresentaram aplicações ainda mais Israel Müller dos Santos tanciamento entre a ciência ensinada próximas do cotidiano dos alunos: além Instituto Federal de Educação, Ciência no meio escolar e aquela que se apre- de alimentarem histórias de fantasia, e Tecnologia de Santa Catarina, senta, por exemplo, nos meios de comu- como a franquia Star Wars com seu Araranguá, Santa Catarina, Brasil. nicação [1]. Nesse sentido, a abordagem raio da morte, os lasers são utilizados, favorável aos conhecimentos da física por exemplo, em leitores de código de Felipe Damasio moderna e contemporânea (FMC) na barras. A existência de variedades de Instituto Federal de Educação, Ciência educação básica considera que somen- lasers e suas inúmeras aplicações possi- e Tecnologia de Santa Catarina, te a partir de conceitos desenvolvidos bilita que possam ser utilizados como Araranguá, Santa Catarina, Brasil. durante o Século XX será possível en- um instrumento gerador de discussões tender, por exemplo, uma gama de fede vários conceitos físicos em sala de RESUMO nômenos cotidianos, além de aparelhos aula [5]. É consenso que os lasers consistem em uma das temáticas que demonstram potencial para serem e artefatos da atualidade. Além disso, a importância da exploradas no ensino de física, pelo fato de Ostermann [2], em sua pesquisa de abordagem dos lasers em sala de aula propiciarem uma aproximação com o cotidiano dos doutorado, elencou alguns dos exem- não se restringe somente à proximida- alunos e alunas, além de possibilitar a discussão plos de temáticas de FMC, apontados de dessa tecnologia com o cotidiano sobre aspectos históricos e epistemológicos pelos professores de física como essen- dos alunos, mas também “entender o presentes na construção dessa tecnologia. De fato, percebendo a relevância dos lasers na atualidade, a ciais para a formação dos alunos do en- laser e suas características nos remete temática das láureas no Prêmio Nobel de Física de sino médio; alguns desses exemplos de- à discussão de fenômenos de grande 2018 consistiu em reconhecer cientistas cujas scritos pela autora importância para o contribuições fossem relevantes para a área da física são: o efeito fotoelé- entendimento da fí- dos lasers. Nesse sentido, este trabalho objetiva “I have great faith in lasers, but articular, para o contexto de ensino de física, as trico, a relatividade no one's putting one near my sica do Século XX, contribuições desenvolvidas pelos laureados no restrita, as partículas eye!”1Donna Strickland incluindo as inter- Nobel de Física: Donna Strickland, Gérard Mourou e elementares e a ori- pretações filosófi- Arthur Ashkin. Com este artigo, espera-se contribuir gem do universo, in- cas” [6]. Sabendo com ações docentes que possam discutir, no cluindo também aparatos tecnológicos, que o desenvolvimento dos lasers ambiente de sala de aula, conhecimentos relativos à física moderna e contemporânea, além de como os lasers e as fibras ópticas. De fa- ocorreu em meio às discussões sobre problematizar elementos para a abordagem de to, a abordagem dessas temáticas é pre- a dualidade onda-partícula, sua abor- questões relativas à presença de mulheres cientistas. conizada nos documentos oficiais, co- dagem no contexto de ensino básico mo nos Parâmetros Curriculares Nacio- possibilita a apresentação desse episó- Palavras-chave: ensino de física; física nais, que descrevem que as discussões dio histórico, que é considerado um moderna e contemporânea; física dos lasers. de aspectos da FMC são “indispensáveis dos mais interessantes da história da ...... para permitir aos jovens adquirir uma física. Entretanto, diferentemente dis- compreensão mais abrangente sobre so, a realidade que se apresenta de como se constitui a matéria, de forma certa maneira consiste no enfoque que tenham contato com diferentes e pontual dos conhecimentos de FMC, o novos materiais, cristais líquidos e la- que gera “uma notória diminuição da sers presentes nos utensílios tecnológi- discussão sobre o problema físico, dos cos” [3]. envoltos epistemológicos, da história e Autor de correspondência. E-mail: larissa.n. As luzes dos lasers, em específico, filosofia da ciência” [7] presentes nes- [email protected]. são consideradas uma das ferramentas ses conhecimentos.

54 A Física na Escola, v. 18, n. 1, 2020 Com isso, argumenta-se que além produziu [13], a utilização do exemplo sas relacionadas à física dos lasers. Gé- de se desenvolver uma abordagem que do Prêmio Nobel pode suscitar outra rard Mourou, por sua vez, se graduou seja motivacional para os alunos, “tópi- discussão: a presença das mulheres na em física pela Universidade de Greno- ca e informativa como alento à exaus- ciência [13, 14]. Nesse sentido, Lima [15] ble Alpes em 1967 e obteve seu douto- tão provocada pelas aulas de física” [8], apresenta um panorama que nos faz rado na atual Universidade de Sorbon- a apresentação de conhecimentos rela- perceber a importância de se inserirem ne, em Paris, no ano de 1973. Na década tivos à FMC, como no exemplo dos la- discussões acerca da diversidade de pes- de 1980, Strickland e Mourou desenvol- sers, deve ser desenvolvida para além soas e da pluralidade de ideias na ciên- veram a técnica chirped pulse amplifica- de um aspecto informacional e comple- cia, pois os discentes geralmente com- tion, cujo objetivo era aprimorar a in- mentar aos conceitos já tradicionais preendem o empreendimento científico tensidade de pulsos de lasers ultracur- abordados; devem ser explorados de sem “a colaboração de mulheres, lati- tos [21, 22]. maneira que os alunos entendam os nas/os, negras/os, africanas/os, orientais Arthur Ashkin, que recebeu a outra processos de modelização que envol- […], assumindo como inexistentes as metade do prêmio, graduou-se no ano vem esses conhecimentos e suas rela- contribuições desses grupos para o de- de 1947 em física pela Universidade de ções com o desenvolvimento científico senvolvimento cientifico e tecnológico”. Columbia; cinco anos depois, recebeu da atualidade. De maneira a resgatar uma antiga seu doutorado em física nuclear pela Nesse sentido, reconhecendo a im- tradição de A Física na Escola de publi- Universidade Cornell. Em seguida, tra- portância dos lasers como uma tecnolo- car artigos descrevendo algumas das balhou nos Laboratórios Bell em Nova gia relevante, a Academia Sueca de pesquisas desenvolvidas pelos laurea- Jersey até se aposentar, no ano de 1992 Ciências, no ano de 2018, escolheu co- dos no Nobel de Física [16-19], este arti- [23]. As pinças ópticas, desenvolvidas mo temática das láureas justamente go intenciona oferecer um material pelo cientista e sua equipe, possibilita- pesquisas cujas contribuições fossem textual sobre as aplicações atuais dos la- ram o desenvolvimento de estudos so- relevantes para a física dos lasers. Desta sers desenvolvidas pelos laureados no bre a vida microscópica e seus sistemas forma, Donna Strickland, Gérard Mou- Prêmio Nobel de Física de 2018. Dessa moleculares. rou e Arthur Ashkin receberam as láu- forma, espera-se contribuir com a dis- reas do Prêmio Nobel de Física pelas seminação de textos e propostas didáti- 3. Laser: um breve histórico “invenções inovadoras no campo da fí- cas que abordem aspectos relativos à sica dos lasers”[9]. Primeiramente, física moderna e contemporânea [20]. Ainda que o laser tenha sido desen- Strickland e Mourou dividiram a meta- volvido somente na década de 1960, os de do prêmio pelo desenvolvimento da princípios teóricos para seu funciona- 2. Os Laureados técnica chamada chirped pulse amplifi- mento foram elencados no início do sé- cation [10], cujo objetivo é a produção No ano de 2018, a Academia Sueca culo XX, por meio de estudos relaciona- de lasers supercurtos de alta intensidade Ciências laureou Donna Strickland, dos à mecânica quântica. Em 1917, Al- de, que podem ser utilizados em inúme- Gérard Mourou e Arthur Ashkin (Fig. 1) bert Einstein (1879-1955), utilizando o ras aplicações na medicina. A outra pelas suas contribuições no campo da trabalho desenvolvido por Max Planck metade do prêmio foi destinada a Ash- física dos lasers [9]. Donna Strickland (1958-1947), propôs teoricamente o kin, pelo desenvolvimento pioneiro das graduou-se em engenharia da física pe- conceito de emissão estimulada de ra- pinças ópticas [11], cujas aplicações são la Universidade MacMaster, no Canadá. diação, que consiste em um fenômeno visualizadas em sistemas biológicos. Em 1989, na Universidade de Roches- quântico em que a interação de um fó- A inserção em discussões em sala ter, localizada em Nova York, ela con- ton com um átomo excitado provoca a de aula de exemplos atuais de pesqui- cluiu seu doutorado em óptica. Desde produção de outro fóton idêntico [25]. sas científicas como aquelas expostas 1997, Donna Strickland atua como pro- Alguns autores sugerem que os pri- no Prêmio Nobel de Física de 2018 pode fessora associada na Universidade de meiros estudos para aplicação da emis- permitir uma abordagem contextuali- Waterloo, no Canadá, liderando pesqui- são estimulada foram desenvolvidos no zada da FMC, além de possibilitar que os alunos percebam a ciência como um construto inacabado, em que as impli- cações de seus resultados não se apre- sentam de maneira imediata, por sofrerem interferências de aspectos so- ciais, econômicos e culturais [12]. Mais do que isso, possibilita entender a com- plexa relação entre ciência e tecnologia ao longo da história, tendo em vista que, muitas vezes, “a tecnologia foi pre- cedida pelo desenvolvimento da física, como no caso da fabricação de lasers, ou, em outras, foi a tecnologia que ante- cedeu o conhecimento científico” [3]. Além disso, embora se entenda que as produções científicas deveriam ser divulgadas unicamente pela sua quali- dade, não precisando ser associadas a determinadas características de quem a Figura 1 - Arthur Ashkin, Gérard Mourou e Donna Strickland, Ref. [9].

A Física na Escola, v. 18, n. 1, 2020 55 contexto da Segunda Guerra Mundial Nobel de Física de 1964, devido às con- em um desses lados, a camada era semi- [4]. Os primeiros indícios para o desen- tribuições na área da eletrônica quânti- transparente, de maneira que a radia- volvimento do laser são reconhecidos ca [28]. A láurea também foi comparti- ção eletromagnética produzida pudesse nas pesquisas do físico norte-america- lhada com os físicos soviéticos Alexan- ser transmitida [4]. A proposta de Theo- no Charles Townes (1915-2015), na épo- der Mikhailovich Prokhrov (1916-2002) dore Maiman (Fig. 5) foi publicada igual- ca professor da Universidade de Colum- e Nikolai Gennadievich Basov (1922- mente na Revista Physical Review [31]. bia. Com o auxílio de seus colaborado- -2001) que, de forma independente, ha- Além disso, é possível dizer que o res, um estudante de doutorado e um viam também desenvolvido conheci- desenvolvimento da tecnologia dos la- pós-doutorando, Townes (Fig. 2) desen- mentos relevantes acerca do maser ópti- sers extrapolou os limites norte-ameri- volveu um dispositivo de amplificação co [29]. canos e soviéticos, exercendo influência de radiação a partir do uso do espectro Esse artigo, publicado por Schaw- significativa na ciência brasileira. Em eletromagnético das micro-ondas, sen- low e Townes em 1958, tornou-se um 1959, o físico brasileiro Sérgio Porto do chamado de maser [26], acrônimo trabalho clássico da área da física dos la- (Fig. 6), doutor em física pela Universi- para microwave amplification by stimu- sers [4] e desencadeou uma corrida para dade Johns Hopkins de Baltimore e en- lated emission of radiation. um desenvolvimento experimental que tão professor de mecânica estatística no Em 1958, visionando a possibilida- apresentasse o funcionamento do maser Instituto Tecnológico da Aeronáutica de da construção de um aparelho que óptico. A possível primeira demonstra- (ITA), conhece o artigo Infrared and Op- pudesse amplificar ondas eletromagné- ção é creditada ao físico Theodore Ha- tical Masers, publicado um ano antes ticas no espectro da luz visível, Charles rold Maiman (1927-2007), que na época, pelos físicos supracitados Arthur Scha- Townes e seu colega Arthur Schawlow em torno de 1960, trabalhava nos Labo- wlow e Charles Townes, que trabalha- (1921-1999) estabeleceram algumas ratórios Hughes, na Califórnia (Fig. 4). vam nos Laboratórios Bell, em Nova possibilidades de desenvolver um ma- Ele desenvolveu um aparato cuja mon- Jersey. Refletindo quanto a suas insatis- ser óptico. Os resultados dessa análise tagem consistia em um cristal de rubi in- fações como professor e pesquisador (Fig. 3) foram publicados na revista serido no interior de uma lâmpada de no Brasil, Sergio aceita o convite de um Physical Review [27]: por essa pesquisa, flash. As extremidades desse cristal Townes foi reconhecido com o Prêmio eram cobertas com camadas de prata e

Figura 2 - Charles Townes, Ref. [24]. Figura 4 - Theodore Maiman, Ref. [30].

Figura 3 - Artigo Infrared and Optical Masers, Ref. [27].

56 A Física na Escola, v. 18, n. 1, 2020 Figura 5 - Artigo Spectroscopy and Stimulated Emission in Ruby, Ref. [31].

possibilitam compreender a aplicação das pinças ópticas? A partir das ideias descritas, em 1619, por Johannes Kepler acerca do comportamento das caudas dos cometas, bem como pelo desenvolvimento da teoria eletromagnética de Maxwell, formalizada em 1873 [41], foi possível demonstrar a capacidade da luz em exercer força em um determina- do meio: esse fenômeno foi chamado de pressão de radiação [42]. Em outras palavras, a luz transporta momento linear [41] e, ao incidir sobre algum objeto, po- deria aplicar nele uma força, durante a transferência de momento. Essa força dependeria da potência luminosa, bem como da velocidade de propagação no meio incidente [43, 44]. Figura 6 - Sérgio Porto, Ref. [32]. Não somente isso; na incidência de um raio de luz em um pequeno objeto, representante dos Laboratórios Bell pa- ro no que diz respeito ao desenvolvi- haverá desvio de sua trajetória caso os ra cooperar em trabalhos relacionados mento das armadilhas ópticas [39]. A índices de refração entre o meio de in- à física dos lasers, no ano de 1960. Suas partir dessa técnica, é possível manipu- cidência e do objeto sejam diferentes. pesquisas acerca das aplicações tecno- lar, sem qualquer contato mecânico, Ao analisar um feixe de luz localizado lógicas com base no uso dos lasers tor- objetos minúsculos como organelas pre- que incide sobre um pequeno objeto, naram-se extremamente relevantes, o sentes no citoplasma das células, além será gerado um raio refletido e um raio que permitiu que o Brasil fosse reco- de vírus e bactérias, e também mensu- refratado na superfície do objeto, a par- nhecido internacionalmente na utiliza- rar propriedades mecânicas existentes tir de cada raio do feixe luminoso. Os ção de lasers na medicina [4, 33]. em sistemas biológicos [40]. raios refletidos contribuirão para a Cabe ressaltar que A Física na Esco- Quais são os conhecimentos que pressão de radiação, cujo feixe de luz la publicou alguns trabalhos [34, 35] que descrevem o funcionamento básico e as características dos lasers; caso o lei- tor não esteja familiarizado com esses conceitos, recomenda-se a leitura dos artigos mencionados para uma melhor compreensão dos princípios expostos a seguir.

4. Arthur Ashkin e as pinças ópticas Uma aplicação extremamente relevante para a ciência dos lasers é a chamada pinça óptica. Entre os anos de 1970 e 1990, Arthur Ashkin (Fig. 7) publicou inúmeros artigos [11, 37, 38] que possibilitaram ser considerado o pionei- Figura 7 - Arthur Ashkin em 1988, Ref. [36].

A Física na Escola, v. 18, n. 1, 2020 57 empurra o pequeno objeto no sentido de incidência do feixe, enquanto os raios refratados contribuirão com as chamadas forças de gradiente [43]. A Fig. 8 representa justamente essa consi- deração de que o momento linear do fó- ton sofre uma variação Δp em sua direção de propagação ao ser refratado no interior do objeto capturado. Pela Figura 9 - Esquema de forças aplicadas pela pinça óptica, figura original da Ref. [29]. conservação de momento linear, o obje- to capturado também sofrerá uma va- e aplicável somente no caso de peque- muns, os lasers pulsados possuem a ca- riação de momento −Δp de mesmo nos objetos que possuam índice de re- racterística de serem emitidos em pul- módulo, mas de sentido oposto à varia- fração maiores que o índice de refração sos intensos de curta duração [48], que ção de momento linear do fóton de luz do meio que os circunda [43]. possuem ordem temporal de femto (10- incidente [29]. Apesar das suas importantes pes- -12 s) a picossegundos (10-15 s). A emis- Durante o estudo do movimento de quisas relacionadas à captura de partí- são de um laser pulsado, em termos da microesferas a partir da pressão de ra- culas por meio das suas armadilhas óp- ondulatória, consiste no somatório dos diação, Ashkin e sua equipe de pesqui- ticas, passou-se muito tempo até que vários modos de vibração presentes no sadores observaram que esses Arthur Ashkin fosse honrado com o interior da sua cavidade óptica, o que pequenos objetos se alinhavam ao eixo Prêmio Nobel de Física [42]. No ano de implica em uma larga banda de espec- óptico do feixe de laser. Em outras pala- 1997, cuja premiação do Nobel de Físi- tro associada a esse pulso. Dessa manei- vras, ao focalizar o feixe de laser utili- ca homenageou cientistas pelo desen- ra, um pulso ultracurto é constituído zando a objetiva de um microscópio, volvimento de métodos para aprisionar pela soma de diferentes componentes percebeu-se que as esferas ficavam pre- átomos com luz laser, alguns cientistas espectrais [46]. Por exemplo, lasers pul- sas próximas à região do foco do feixe cogitaram a possibilidade de que Art- sados podem ser produzidos por meio luminoso, efeito causado justamente hur Ashkin tivesse sido negligenciado de amplificadores com átomos de titâ- pela refração dos feixes luminosos [43, [39]. Apesar disso, seu reconhecimento nio presentes em cristais de safira, que, 44]. O esquema apresentado na Fig. 9 veio a ocorrer no ano de 2018, a partir por meio do bombeamento óptico, emi- demonstra que, independentemente da das suas contribuições nos estudos bio- tem fótons cujas frequências se esten- posição da pequena esfera, a pinça ópti- lógicos. Essa láurea também foi com- dem desde o espectro visível até o infra- ca a posicionará no foco do feixe lumi- partilhada com Donna Strickland e Gé- vermelho [49]. noso do laser. No primeiro caso, uma rard Mourou, devido a suas contribui- Por conta disso, conforme se au- partícula posicionada abaixo do foco é ções, igualmente importantes, para a menta o número de modos de vibração deslocada para cima; no segundo caso, área da física dos lasers. encontrados na banda de emissão do uma partícula posicionada acima do fo- meio amplificador, há uma diminuição co do feixe é deslocada para baixo; o 5. As contribuições de Donna na duração do pulso e um consequente terceiro caso representa situações em Strickland e Gérard Mourou aumento na chamada potência de pico que a partícula está deslocada horizon- Na mesma época em que Donna do laser, pelo fato de sua energia se con- talmente: ainda assim, o feixe de luz la- Strickland estudava na Universidade de centrar em um curto intervalo de tem- ser aplica uma força que posiciona a Rochester em Nova York, no ano de po. Isso significa que, na medida em partícula em seu foco [29]. 1985, os estudiosos sobre a óptica esta- que o intervalo de tempo diminui, o pi- Nesse sentido, é o equilíbrio entre a vam procurando desenvolver um modo co de potência luminosa do laser au- força de gradiente e da pressão de ra- de aumentar a intensidade de lasers de menta, dada uma mesma quantidade diação que permite o aprisionamento pulsos ultrarrápidos. De fato, “muitos de energia. Porém, quando essa quanti- de objetos por meio da pinça óptica. No eventos no dia a dia acontecem em es- dade de energia é aumentada por meio entanto, essa interpretação só é válida calas de tempo muito rápidas, o que dos amplificadores, seus componentes dentro do modelo da óptica geométrica motivou pesquisadores a desenvolve- ópticos acabam sendo danificados devi- rem lasers com pulsos ultrarrápidos, do a efeitos não lineares, que consistem com aplicações em variados campos da em alterações nas propriedades ópticas ciência” [45]. Um dos problemas que se dos materiais por conta da presença de apresentavam nesse contexto consistia luz [46], relacionados à alta potência lu- no fato de que na medida em que se au- minosa do laser. mentava a intensidade dos pulsos de la- Nos anos 1980, as maiores potênci- sers, havia uma distorção nas proprie- as luminosas obtidas sem danificar o dades dos meios de amplificação, cha- meio amplificador estavam situadas na mado de efeito Kerr [46], implicando escala dos trilhões de watts, porém era que intensidades muito altas poderiam necessária uma quantidade de energia danificar os cristais utilizados na ampli- de mil joules para que o feixe de laser ficação dos pulsos luminosos [47]. pudesse ser emitido em um bilionésimo Antes de abordarmos os aspectos e de segundo [42]. A dúvida dos cientistas as implicações da pesquisa de Strick- era a seguinte: como desenvolver uma land e Mourou, é necessário compreen- técnica em que lasers fossem emitidos Figura 8 - Variação do momento linear der a constituição dos lasers pulsados. de maneira ultrarrápida, mas com má- do fóton, figura original da Ref. [29]. Diferentemente dos lasers contínuos co- xima potência e sem danificar o meio

58 A Física na Escola, v. 18, n. 1, 2020 amplificador? A pesquisa que concedeu uma possível solução para esse problema foi publicada (Fig. 10) em 1985 por Donna Strickland e Gérard Mourou na revista Optics Communications, em um artigo intitulado Compression of amplified chirped optical pulses [10]. A técnica chirped pulse amplification é responsável pela separação temporal das frequências dos pulsos de lasers [46]. A técnica (Fig. 11) pode ser com- preendida a partir das seguintes etapas: por meio de componentes ópticos como prismas ou grades de difração, os pulsos de lasers sofrem dispersão em seus componentes de frequência. Quando tais Figura 11 - Esquema da técnica chirped pulse amplification, Ref. [9]. componentes são “[…] apropriadamente posicionados, eles separam as frequên- pregado nos radares para o regime óp- Ao observar a intensidade de um cias espectrais de forma que as frequên- tico. Segundo a cientista, amplificar pulso de luz em função do tempo, como cias menores percorram um caminho pulsos que estejam em baixas potências apresentado na Fig. 13, percebe-se que óptico maior” [46]. Em outras palavras, permite que posteriormente energias este existe em um curto período de tem- ocorre um atraso da trajetória de dife- mais altas sejam alcançadas [10], o que po e que possui alta intensidade; ao se rentes frequências de onda, o que pro- não seria possível por meio das técnicas tentar amplificar um pulso com essas voca uma redução da sua potência [47]. clássicas de amplificação. características, o meio amplificador po- Após isso, as componentes espectrais Para compreender esse processo, é derá ser danificado. Entretanto, ao ana- são amplificadas em sua intensidade, preciso relembrar as conceituações so- lisar essa situação considerando a sem danificar o meio amplificador. Por bre os lasers pulsados. Como menciona- intensidade luminosa do pulso de laser último, um arranjo de redes de difração do anteriormente, a geração de pulsos curto no domínio da frequência, obser- ou prismas recombina e comprime o luminosos de curta duração requer va-se a existência de diferentes fre- pulso de laser em sua duração inicial, uma ampla gama de frequências de on- quências cujas intensidades podem ser desfazendo os atrasos relativos entre os da [42]. Por outro lado, “um pulso é aumentadas individualmente sem da- diferentes comprimentos de onda [50], uma superposição coerente e indivi- nificar o meio amplificador [53]. Dessa caracterizando esse pulso de laser como dual de muitas ondas senoidais, cujas maneira, entende-se que a técnica não mais potente comparado ao pulso origi- amplitudes se somam construtiva- amplifica diretamente um único pulso nal [10, 51, 52]. mente em um ponto no tempo” [45]. É curto de luz laser, mas sim submete o O processo de compressão e ampli- possível visualizar essa situação por pulso de laser a um processo de disper- ficação utilizado por Strickland foi apli- meio da representação da Fig. 12, que são para que então possa ser amplifica- cado originalmente em radares de demonstra a adição de pulsos de luz do com segurança [54]. Por outro lado, comunicação depois da Segunda Guer- com frequências ligeiramente diferen- ao se pensar em pulsos de lasers como ra Mundial [39, 42]. Em seu artigo intro- tes. Em resumo, um pulso curto de luz constituídos por fótons, essas partículas dutório publicado em 1985, Donna laser é constituído pela soma de ondas introduzidas no processo de amplifica- Strickland descreve que sua técnica de diferentes frequências ligeiramente ção submetem-se às mesmas caracterís- consiste na transposição do sistema em- diferentes. ticas de frequência e fase do pulso

Figura 10 - Artigo Compression of amplified chirped optical pulses, Ref. [10].

A Física na Escola, v. 18, n. 1, 2020 59 cujo feixe de luz laser pode cortar rapi- damente a córnea do paciente antes que o tecido ao redor possa se aquecer [55, 56].

6. Considerações finais Este trabalho objetivou apresentar as contribuições de cientistas da atualidade como motivador para ensino da fí- sica dos lasers, por meio dos exemplos de Donna Strickland, Gérard Mourou e Arthur Ashkin. Corroborando a pesquisa de Lima [15], procurou-se abordar o exemplo de uma mulher cientista no contexto do ensino de ciências. Embora o aspecto supracitado não seja o foco deste trabalho, considera-se importante apresentar alguns aspectos de discus- sões sobre as mulheres na ciência, de Figura 12 - Constituição das frequências de pulsos curtos, Ref. [49]. forma a contribuir com essas discus- sões nas aulas de física. Assim, elencar os percalços que as mulheres vivencia- ram durante a ascensão acadêmica possibilita que os discentes percebam a ciência como um processo muito mais complexo do que o simples entendimento de princípios que regem a natureza. Além disso, entende-se como ne- cessária a elaboração de propostas e/ /ou o relato de experiências acerca da discussão de conteúdos da atualidade no contexto de ensino de física, objeti- vando-se estar em consonância com os princípios expostos nos documentos oficiais e com as pesquisas que discor- rem sobre a importância da abordagem de conhecimentos de FMC. Nesse sentido, este trabalho objetivou apresentar a correlação de diversos concei- Figura 13 - Gráficos relativos aos pulsos de laser de curta duração, Ref.[49]. tos de óptica, ondulatória e mecânica quântica que possibilitam compreender os aspectos da pesquisa desenvol- inicial; ao serem comprimidos, esses fó- de energia, comprimido no intervalo de vida por Strickland e Mourou, além de tons adicionados igualmente são com- 1 picossegundo [54]. O desenvolvimen- mencionar as contribuições de Arthur pactados [50]. to de sistemas de laser ultrarrápidos Ashkin. Assim, a abordagem da temáti- Depois de passados dez anos de seu propiciou o desenvolvimento de inú- ca laser, por ser um assunto que natu- desenvolvimento, pesquisadores obti- meras aplicações, principalmente na ralmente desperta a curiosidade dos veram lasers com intensidades de até medicina, pela possibilidade de desen- discentes por estar vinculada a históri- 1020 W/cm2. Hoje, a maior intensidade volvimento de estudos que utilizam o as de ficção científica e a aplicações re- alcançada está na ordem de 1022 W/ laser como complemento em terapias ais e relevantes como na medicina, /cm2 [42, 54]. Em 1987, Strickland e contra o câncer e na realização de pro- promove que os alunos e as alunas re- Mourou, com o auxílio de outros pes- cedimentos em cirurgias ou tratamen- conheçam aspectos epistemológicos so- quisadores, já haviam conseguido gerar tos oculares. A técnica vem sendo utili- bre a ciência, além de compreenderem pulsos na faixa dos terawatts de potên- zada nas cirurgias LASIK, acrônimo pa- as intrincadas relações entre ciência e cia (1012 W) a partir de um pulso de 1 J ra Laser-Assisted in Situ Keratomileusis, tecnologia.

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Nota 1Tradução: “Eu tenho muita fé nos lasers, mas se ninguém colocar um perto dos meus olhos!”. Disponível em: . Acesso em: 5 jul. 2019.

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