„Habe nun ach! Philosophie, Juristerei und Medizin, und leider auch Theologie! durchaus studiert mit heißem Bemühn. Da steh ich nun, ich armer Tor! und bin so klug als wie zuvor; heiße Magister, heiße Doktor gar, und ziehe schon an die zehen Jahr herauf, herab und quer und krumm meine Schüler an der Nase herum – und sehe, dass wir nichts wissen können!

Das will mir schier das Herz verbrennen!“ 

- Faust I, S. 354–365

Laser

Laser ist bildsprachlich gesprochen verstärktes Licht. In etwa so wie ein Gartenschlauch Wasser in einem Wasserstrahl verstärkt. Physikalisch betrachtet handelt es sich bei Laserstrahlen um scharf gebündelte elektromagnetische Wellen mit hoher Intensität, großer Kohärenzlänge und engem Frequenzbereich.

Es werde Licht!

Um die Erzeugung eines Laserstrahls zu verstehen, sehen wir uns zunächst einmal an, wie Licht eigentlich entsteht. Dazu stellen wir uns Elektronen in einem Medium (Gas, Kristall etc.) vor. Führt man diesen Elektronen Energie zu, erreichen sie ein höheres Energieniveau. Naturgemäß streben Elektronen aber ein niedrigeres Energieniveau an, weshalb sie die „überschüssige“ Energie in Form von Photonen abgeben. Photonen sind Lichtteilchen. Diese bewegen sich jetzt ungehindert im Medium umher und kollidieren dabei zwangsläufig mit weiteren Elektronen. Der Prozess wird von neuem angeregt und Licht entsteht.

& aus Licht werde Laser!

Aus Licht wird Laserlicht durch stimulierte Emission. Das hört sich furchtbar kompliziert an, ist es aber nicht. Greifen wir noch einmal auf das Medium von vorher zurück. Dieses absorbiert die einzelnen Photonen früher oder später. Licht wird ausgestrahlt. Nun wollen wir das Licht aber zu einem Laser bündeln, wie das Wasser in einem Wasserschlauch zu einem Wasserstrahl. Aus diesem Grund sorgen wir durch präzise um das Medium herum angeordnete Spiegel dafür, dass die absorbierten Photonen wieder zurückgeführt werden. Die Spiegel können hierbei reflektierend oder teilreflektierend sein. Sie bringen die Photonen dazu häufiger mit den Elektronen zu kollidieren und so wieder zahlreiche neue Photonen zu erzeugen. Die Energiequelle (etwa eine Batterie) führt nach wie vor weitere Elektronen in ein höheres Energieniveau über. Und sorgen durch ihre geschickte Formation für eine Bündelung der untereinander exakt identischen Photonen an einer kleinen Austrittsöffnung oder am halbdurchlässigen Spiegel.

Aus dieser Öffnung tritt dann der Laserstrahl heraus. Die Apparatur, die den Laserstrahl generiert heißt übrigens auch Laser.

Verweise

  • Farben: Am Ende haben alle Lichtteilchen dieselbe Wellenlänge. Oft ist das die für uns der Farbe Rot zugehörigen. "Fast wie im Kommunismus."


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