Grundlagen Laser

Was unterscheidet Laserstrahlen von normalen Lichtquellen, wie z.B. einer Lampe?

Definition Licht. - Grundlagen Laser

Definition Licht

Herkömmliche Lichtquellen senden Lichtwellen in allen Richtungen aus, d.h. deren Lichtwellen sind gestreut. Das Licht einer Glühlampe ist eine Mischung aus verschiedenen Farben, die in Kombination als weiß erscheinen.

Die Lichtstrahlen eines Lasers sind hingegen gebündelt und verlaufen in einer geraden Linie, d.h. es gibt fast keine Streuung. Zudem ist die Wellenlänge aller Lichtstrahlen des Lasers gleich, also die gleiche Farbe (Stichwort „Monochromatismus“). Da sich die Lichtwellen in Spitze und Tal gleichen, schwingen sie in perfekter Synchronisation; man sagt, die Laserstrahlen sind kohärent.

Lasertechnik Kohärenz und Monochromatismus - Grundlagen Laser

Lasertechnik - Kohärenz und Monochromatismus

 

Spontane Emission resultierend in „normales Licht“:

Nach dem Bohr‘schen Atommodell bewegen sich die Elektronen kreisförmig um den Atomkern. Dabei können sie durch Aufnahme, sprich Absorption von Energie in Form von Licht von einer unteren Ebene (niedriger Energiezustand E1) in eine höhere Ebene (hoher Energiezustand E2) wandern. Diese Zunahme an Energie wird auch als 2Erregung“ bezeichnet.

Dieser Zustand ist allerdings instabil und das Elektron wandert in den niedrigen Energiezustand zurück. Die zuvor aufgenommene Energie wird in Form von Licht wieder abgegeben. Die Emission eines Lichtteilchens, sprich Photon, passiert in unterschiedlichen Phase und unterschiedlicher Richtung. Dieser Effekt wird als Spontane bzw. Natürliche Emission bezeichnet.

Stimulierte Emission resultierend in Laserlicht:

Wie im Videoclip gezeigt, befindet sich das Elektron im angeregten Zustand E2. Trifft ein Photon mit entsprechender Energie auf das Atom, springt das Elektron von hohem Energielevel E2 zum niedrigen Energielevel E1. Dabei werden 2 Photonen der gleichen Phase und gleicher Richtung emittiert, sprich die Kohärenz und der Monochromatismus als Bedingung für das Laserlicht sind erfüllt.

 

Bemerkung: Das für uns sichtbare Licht ist hierbei nur ein kleiner Teil der elektromagnetischen Strahlung und reicht von ca. 360 nm bis ca. 830 nm Wellenlänge.

 

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