Laser, wie sie funktionieren

Schon häufig haben wir beim Tanzen gehen Club Laser gesehen, oder auch in Videoclips von R&B-Künstlern. Auch kommen sie in Mäusen, CD-Playern und vielen anderen Geräten der Moderne zur Anwendung. Trotzdem kennt kaum einer die Funktionsweise des Lasers, obwohl jeder das Wort kennt.

LASER ist ein Initialwort und steht für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (auf Deutsch: Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission). Am Ende des Artikels werden wir wissen, was das heißt.

Ein Laser besteht aus drei wesentlichen Teilen: Einer Lampe, einem aktiven Stoff (z.B. ein Kristall) und Spiegeln.

Der Erste Schritt, Energiezufuhr:
Eine Lampe wirkt als Lichtpumpe. Mit ihr wird der aktive Stoff beleuchtet. Ziel ist es dabei die Elektronen auf eine höhere Energieebene zu versetzen. Dabei wird das Licht absorbiert, Licht wird sozusagen in den Stoff „gepumt“.

Der zweite Schritt, die stimulierte Emission:
Wie bereits beschrieben, sind die Atome im aktiven Stoff angeregt, weil die Photonen der Lichtpumpe die Elektronen auf eine höher gelegene Bahn geschubst haben. Es ist also Energie gespeichert. Diese Energie kann sich spontan entladen, indem das Atom zufällig ein Photon wieder aussendet; in eine beliebige Richtung. Statt der spontanen Emission kann diese aber auch erzwungen werden, nämlich dadurch, dass ein weiteres Photon am Atom vorbei fliegt. Dies verursacht die „Ablösung“ seines „Bruders“ vom Atom und beide fliegen dann in die gleiche Richtung weiter. Nicht nur die Emission kann man dadurch also erzwingen sondern auch die Richtung des Abstrahlens.

Der dritte Schritt, die Lichtverstärkung:
An zwei gegenüberliegenden Seiten sind zwei extrem hochreflektierende Spiegel angebracht, der Rest ist schwarz verkleidet. Die Spiegel sorgen dafür, dass das Licht immer hin und her reflektiert wird. Dabei geschehen zweierlei Dinge: Zum einen bleiben nur Strahlen übrig die genau parallel sind (senkrecht zu den Spiegeln), da sie sonst durchs viele reflektieren von der schwarzen Verkleidung absorbiert werden. Als zweites lösen die zunehmend parallelen Strahlen weitere Emissionen in den Atomen aus, die ebenso parallel laufen. Auf diese Weise verstärkt sich der extrem parallele Strahl im inneren des Lasers, der durch ein kleines halbdurchlässiges Loch im Spiegel nach vorne entkommen kann und so den Laser bildet, den wir alle kennen.
Die Farbe ist dabei vom aktiven Material abhängig.

Jetzt wissen wir, wie ein Laser funktioniert und was das Wort bedeutet. :D

 

Laser, wie sie funktionieren
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2 Antworten

  1. Ferdinand sagt:

    Zu erwähnen wäre noch der Unterschied zur Glühlampe, bei dem so ziemlich ein kontinuierliches Spektrum abgestrahlt wird, während man beim Laser ein monocromatisches Licht hat.

  2. Dominik sagt:

    Sehr schöner Artikel! Vielen Dank dafür. Wieder etwas gelernt ;)

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