Sexl Physik 7, Schulbuch

Lasertypen und Anwendungen Das Laserprinzip wurde erstmals im Jahr 1954 zur Erzeugung kohärenter Mikro- wellen angewandt, der erste Laser war daher ein Maser (Microwave amplification by stimulated emission of radiation) . Es dauerte noch bis 1960, bis der Rubin-Laser (s. Physik 5, S. 7) und der He-Ne-Laser als erste Laser im sichtbaren Bereich strahlten. Viele verschiedene Lasertypen und Lasermedien mit einer Fülle von An- wendungen wurden seither entwickelt. Lasermedien können Festkörper (z. B. Kris- talle und Halbleiter), Flüssigkeiten (Farbstofflaser) oder Gase (He-Ne, CO 2 , …) sein und entweder gepulst oder im Dauerbetrieb betrieben werden. Die Lichtleistung von Lasern für die Industrie kann 20 kW und mehr betragen, ein Vielfaches wird allerdings für den Betrieb gebraucht. Laser sind zu Alltagsgeräten geworden. Ein kurzer Überblick über die Einsatzmög- lichkeiten wurde schon in der Einleitung zu Physik 5 gegeben. Eine nicht alltägli- che Anwendung bringt das folgende Beispiel. Ein künstlicher Stern Die Europäische Südsternwarte (ESO) betreibt in Chile das Paranal-Observatorium mit vier großen Spiegelteleskopen, die zusammengeschaltet das Very Large Tele- scope (VLT) bilden. Man benutzt eine adaptive Optik , d. h. die 8m großen Spiegel werden durch Stellmotoren leicht verbogen, damit trotz atmosphärischer Schwan- kungen scharfe Bilder möglich sind. Eines der Teleskope schickt einen gelben La- serstrahl in den Himmel. Der Laserstrahl ( 112.2 ) regt eine Schicht von Natri- um-Atomen in 90 km Höhe an. Vermutlich ist diese Schicht von Natrium-Atomen ein Überrest von Meteoriten, die in der Atmosphäre verglühen. Die leuchtenden Atome bilden als kleiner heller Fleck einen künstlichen Stern. Der Teleskopspiegel wird so verformt, dass ein scharfes Bild des künstlichen Sterns und der anderen Himmelsobjekte entsteht.  Untersuche, überlege, forsche: Polarisation von Laserlicht 112.1 E 1 Untersuche die Polarisation des Strahls eines Laserpointers mittels Polarisa- tionsfiltern (Polarisationsfolien, Polaroidbrillen). Untersuche die Polarisation des Streulichts beim Durchgang des Laserstrahls durch ein trübes Medium (z. B. Was- ser mit einigen Tropfen Milch). ? Antwort auf die Eingangsfrage Das Beispiel Helium-Neon-Laser zeigt: Materialien für Laser müssen über langlebi- ge angeregte Energieniveaus verfügen, aus denen Elektronen durch stimulierte Emission von Licht in tiefere Niveaus übergehen. Lichtstreuung an Dunst, Staub oder Nebel macht die Strahlen einer Lasershow für das Publikum sichtbar. 112.1 Laser für CD-Player enthalten winzige Halbleiterkomponenten, die Lichtemission erfolgt in einer etwa 1 µm dicken Schicht. 112.2 Ein Laserpointer für die Astronomie produziert einen künstlichen Stern. Über dem Teleskop erstreckt sich das Band der Milch- straße. Eigenschaften von Laserlicht − Laserlicht ist nahezu paralleles Licht mit einer einzigen Frequenz. − Die Teilwellen eines Laserstrahls schwingen in gleicher Phase, Laserlicht ist kohärentes Licht. − Wegen des geringen Strahlquerschnitts ist die Intensität von Laserlicht sehr groß, weshalb Sicherheitsvorschriften unbedingt befolgt werden müssen. 112 ATOMPHYSIK Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv