1. Fondamenti della Luce e della Tecnologia Laser

1.1 La natura della luce

La luce è una forma di radiazione elettromagnetica che si comporta sia come un'onda sia come una particella (fotone). Essa copre uno spettro di lunghezze d'onda, dai raggi gamma e raggi X ad alta energia fino alle onde radio a bassa energia. Lo spettro visibile, che va da circa 400 a 700 nanometri (nm), rappresenta la porzione dello spettro elettromagnetico rilevabile dall'occhio umano. Ogni lunghezza d'onda corrisponde a un colore, dal violetto (lunghezza d'onda più corta) al rosso (lunghezza d'onda più lunga). Tuttavia, per molte applicazioni diagnostiche mediche, le lunghezze d'onda non visibili, in particolare il vicino infrarosso (NIR, 700–1400 nm) e l'ultravioletto (UV, <400 nm), sono più efficaci grazie alle loro specifiche interazioni con i tessuti biologici (Barsom et al., 2016).

L'interazione della luce con la materia, in particolare con i tessuti biologici, dipende da proprietà quali assorbimento, diffusione, riflessione e trasmissione. Queste interazioni sono influenzate dalla composizione molecolare e dalla struttura dei tessuti, e variano a seconda della lunghezza d'onda. Ad esempio, la luce nel vicino infrarosso è in grado di penetrare per diversi millimetri nei tessuti con un assorbimento minimo, risultando particolarmente utile per l'imaging dei tessuti profondi e l'analisi del flusso sanguigno (Zafar et al., 2021).