Tecniche di modellazione 3D a partire da dati rilevati con Laser Scanner terrestre e Fotogrammetria digitale; il caso del Castello dell'Imperatore a Prato

La tecnica del laser scanning rappresenta un nuovo ed efficiente metodo per la digitalizzazione e la modellazione di oggetti e di porzioni di territorio aventi qualsiasi forma e dimensione. Questo metodo di rilievo nasce nel 1933 grazie al sovietico Balaicov che brevettò il primo distanziometro ad onde ed il connazionale Lebedev che ne costruì il primo prototipo nel 1938. A partire dagli anni '70 furono messi in commercio, a prezzi accessibili anche alla piccola utenza, i primi distanziometri ad onde. E' logico pensare che la possibilità di misurare distanze con facilità ha portato ad una rivoluzione delle metodologie di rilievo e di trattamento dei dati, che ha permesso di svincolarsi dai classici sistemi di rilievo. La parola LASER è l'acronimo per "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", e viene definita come l'amplificazione della luce mediante il fenomeno dell'emissione stimolata di radiazione. La novità sta nel fatto di trasformare la natura dell'energia, in modo da passare da una forma di energia elettrica, ad un fascio monocromatico coerente di radiazioni elettromagnetiche di elevata intensità. Il 1° scienziato che ha studiato e approfondito l'emissione del raggio laser è stato A. Einstein nel 1917; l'ipotesi da lui sostenuta era che l'emissione di un raggio di luce ad alta intensità energetica da un atomo potesse essere stimolata da un raggio di luce incidente ad una certa frequenza. Successivamente, l'invenzione vera e propria del laser è legata a una battaglia legale durata oltre 20 anni fra il fisico americano Charles Townes e il suo studente Gordon Gould. Dopo aver fallito nella realizzazione di un radar a microonde durante la seconda guerra mondiale, Townes voleva utilizzare le microonde per studiare la struttura delle molecole; per fare questo aveva bisogno di onde elettromagnetiche con una lunghezza d'onda piccolissima ed inoltre, la radiazione utilizzata per osservarle doveva essere monocromatica e facilmente controllabile. Non sapendo come ottenere una simile radiazione, Townes e il suo studente Gordon Gould si basarono sui lavori e sugli studi di Albert Einstein del 1917 su un effetto chiamato "emissione stimolata di radiazione", per cui è possibile indurre un atomo a emettere radiazione "illuminandolo" con una radiazione dello stesso tipo. Dal punto di vista di Townes e Gould, questo significava utilizzare delle molecole come sorgente di radiazione; vi erano diversi problemi tecnici da superare, ma nel 1953, utilizzando un gas di ammoniaca i due riuscirono a far funzionare un dispositivo che battezzarono "Maser". Intanto, da un'altra parte della superficie terrestre, il fisico sovietico Nicolay Basov e il fisico australiano, Aleksandr Prokhorov stavano ottenendo risultati simili; a quell'epoca nessuno aveva ancora previsto che il laser avrebbe trovato applicazioni in settori anche molto lontani dalla spettroscopia molecolare: Townes e un suo collega della Columbia University, Arthur Schawlow, cercarono di ottenere lo stesso effetto con radiazione di lunghezza d'onda ancora più piccola, come la luce infrarossa o visibile. Grazie all'idea di Schawlow di sistemare degli specchi agli estremi della cavità, nel 1958 i due scienziati americani brevettarono questa invenzione. La parola "Laser" deriva dallo studente Gordon Gould che fu il primo a utilizzare la parola Laser e a depositare presso un notaio uno schema che illustrava il nuovo dispositivo. Molte battaglie legali si sono succedute nel tempo e l'inventore del laser, dal punto di vista legale fu Gordon Gould, ma la comunità scientifica tende ad attribuirne l'elaborazione teorica a Townes, Basov e Prokhorov, ai quali nel 1967 venne assegnato il Premio Nobel per la fisica. Come tutte le vicende storiche, tutto si complica nel proseguire del tempo: infatti il primo dispositivo veramente utilizzabile fu sviluppato da Theodore Maiman, che nel 1960 brevettò il laser a rubino: è questa l'invenzione più importante, che ha trovato innumerevoli applicazioni del laser.