Logo von heise online

Suche
Abonnieren

Tägliche Top-News bei WhatsApp, Facebook Messenger, Telegram & Insta

preisvergleich_weiss

Recherche in 1.733.931 Produkten

Volker Zota 82

Zahlen, bitte! Der erste Laser-Strahl mit 694,3 Nanometer

Zahlen, bitte! 694,3 Nanometer

Heute vor 57 Jahren gelang Theodore H. Maiman ein Durchbruch: Er fabrizierte den ersten funktionstüchtigen Laser. Ein Rubinkristall strahlte ihm zugeführte Energie bei einer Wellenlänge von 694,3 Nanometern ab.

Am 16. Mai 1960 beleuchteten Theodore Maiman und sein Assistent Charles Asawa in den Hughes Research Laboratories einen synthetischen Rubin-Stab (Chrom-dotiertes Al2O3) mit einer darum gewickelten Blitzlampe. Daraufhin strahlte der Rubin im Takt der Blitzlampe schmalbandige rote Lichtimpulse aus, deren wichtigste Emissionslinie bei einer Wellenlänge von 694,3 Nanometern lag, der Laser – kurz für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – war geboren.

Anzeige

Zahlen, bitte!

In dieser Rubrik stellen wir immer dienstags verblüffende, beeindruckende, informative und witzige Zahlen aus den Bereichen IT, Wissenschaft, Wirtschaft und der Mathematik vor.

Für Maiman war der Erfolg eine enorme Genugtuung. Denn zuvor war er von anderen Forschern belächelt worden, weil er ausgerechnet einen Festkörper als aktives Medium für den Laser einsetzen wollte.

Das aktive Medium (also ein Kristall, Flüssigkeit oder Gas) dient zur Verstärkung des Lichts und befindet sich zwischen zwei extrem genau ausgerichteten Spiegeln, von denen einer halbdurchlässig ist und nur eine bestimmte Wellenlänge passieren lässt. In diesen Resonator wird Energie "hineingepumpt", im Beispiel des Rubin-Lasers mit der Blitzlampe.

Die Elektronen des Laser-Mediums absorbieren die Energie und gelangen so auf höhere Energieniveaus, von wo aus sie strahlungsfrei auf ein metastabiles Energieniveau übergehen, in dem sie verhältnismäßig lange verharren. Nach einer zufällige Zeit kehrt das Quantensystem durch spontane Emission einer elektromagnetischen Welle mit definierter Frequenz wieder in den Grundzustand zurück.

Der erste Rubinlaser (ausgestellt im National Museum of American History) (Bild:  Public Domain )

Trifft diese Welle ihrerseits auf einen der angeregten metastabilen Zustände, löst sie eine stimulierte Emission mit derselben Energie, Phase, Polarisation und Ausstrahlungsrichtung aus. Entsprechend ist Laser-Licht monochromatisch und breitet sich räumlich sowie zeitlich kohärent aus, also mit parallelen Wellenfronten und einer festen Phasenbeziehung.

Damit es zu dieser Kettenreaktion kommt, muss in dem aktiven Medium durch Zufuhr von Energie eine Besetzungsinversion der Energieniveaus herbeigeführt werden; entsprechend lassen sich nur Materialien mit den passenden Eigenschaften als aktives Medium verwenden.

Vereinfachte Darstellung des Dreiniveau-Systems eines Rubin-Lasers

Einstein hatte die stimulierte Emission – von ihm damals als "Zustandsänderung durch Einstrahlung" bezeichnet – bereits 1917 in seinen Ausführungen in "On the Quantum Theory of Radiation" vorhergesagt. Der grundlegende experimentelle Nachweis der stimulierten Emission gelang Rudolf Ladenburg mit Experimenten mit Gasentladungen bereits im Jahr 1928.

Anzeige
Charles H. Townes mit dem Prototyp seines Ammonik-Masers (Bild:  Public Domain )

Seit 1951 tüftelte Charles H. Townes am Prinzip eines Verstärkers für Mikrowellen und entwickelte 1953 einen Ammoniak-Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation); Maser erzeugen ebenfalls elektromagnetische Wellen, allerdings mit Wellenlängen im Bereich zwischen Millimetern und Kilometern.

In Anlehnung an Maser wurde bei der Entwicklung des Lasers zunächst von "Optical Maser" gesprochen, doch ab 1957 wurde bereits der Begriff Laser geprägt.

82 Kommentare

Themen:

Anzeige
  1. c't uplink 17.7: Smartphones im Langzeit-Check, Hackerjagd und Asus Zenfone AR

    c't uplink 17.7

    Diese Woche sprechen wir über die ganz persönlichen, langfristigen Erfahrungen mit aktuellen und älteren Smartphones. Wir gehen auf die Hackerjagd im Cyberspace und blicken mit dem Asus Zenfone AR auf das Augmented-Reality-Projekt Tango von Google.

  2. c't uplink 17.5: Drucker mit Tintentanks, EU-Roaming-Freiheit, 3D Drucker unter 200 Euro

    c't uplink 17.5: Drucker mit Tintentanks, EU-Roaming-Freiheit, 3D Drucker unter 200 Euro

    Diese Woche widmen wir uns noch einmal Druckern, diesmal machen die aber, was sie sollen. Mit den einen lässt sich an der Tinte sparen, mit dem anderen beim 3D-Druck. Außerdem blicken wir auf das Ende der Roamingkosten in der EU.

  3. c't uplink 16.8: Hochsicherheits-Windows dank Restric'tor, Samsung-Dock DeX und Android-Malware

    c't uplink 16.8:

    Diese Woche sprechen wir in unserem Podcast aus Nerdistan über ein c't-Tool, das jede Windows-Version richtig absichert. Außerdem diskutieren wir ein Dock für Samsungs neues Galaxy S8 und gucken in eine fiese Malware für Android.

  4. Indie-Spieletipps zum Wochenende: Card Thief, Euclidian Lands, MHRD, Devine Ascent

    Indie-Spieletipps zum Wochenende: Card Thief, Euclidian Lands, MHRD, Devine Ascent

    Diesmal in den etwas anderen Spieletipps aus der c't-Redaktion: Kartendiebe, Kämpfe auf Rubik's Cube, spielerisch Hardware designen und göttlicher Turmbau.

  1. Die große Arduino Laser Show

    Schaltung mit Photodiode, Buzzer und Laser-Diode

    Laser finden sich in vielen wichtigen medizinischen Produkten. Sie spielen eine wichtige Rolle in der (Unterhaltungs-)Elektronik, dienen als essenzielle Zutat von SciFi-Blockbustern, und haben noch viele weitere Anwendungen. Laser sind einfach spannend. Grund genug also, sie auch in eigenen Schaltungen zu verwenden.

  2. iOS 11.3: Willkommen, Progressive Web Apps!

    Eine Progressive Web App unter iOS 11.3

    Es tut sich was in iOS 11.3: Zu den neu eingeführten Features gehören in Safari 11.1 auch die Unterstützung des Service Worker und des Web App Manifest. Progressive Web Apps kommen damit erstmals auf iPhones und iPads.

  3. c't uplink 15.9: Riesen-Smartphones, Webfont Google Noto, Point&Click Adventures

    c't uplink 15.9

    Es ist uplink-Time: In der aktuellen Folge geht's um Smartphones mit besonders großem Display, einen Font, der über 100 Sprachen kennt, und Ron Gilberts neues Adventure Thimbleweed Park.

  1. Vorstellung: Ford Ka+ Facelift

    Ford Ka+

    Nach nur anderthalb Jahren wird der pragmatische Ford Ka+ überarbeitet, bleibt sich im Kern aber treu. Abgesehen von etwas Detailarbeit bringt das Facelift vor allem Neuerungen bei Infotainment und Motoren, wobei Ford sich an einem Punkt viel Zeit lässt - wie die Konkurrenz

  2. Vorstellung: Ford Focus

    Ford Focus

    Ford stellt in London den vierten Focus vor. Der tritt ein schweres Erbe an, war der Vorgänger doch über Jahre das meistproduzierte Auto der Welt. Der Neue hat jedoch gute Chancen, daran anzuknüpfen, denn Ford hat alte Schwächen beseitigt

  3. Infotainment im Test: Mercedes MBUX

    Mercedes

    Autohersteller geizen mit Rechenleistung, davon konnte man bisher von wenigen Ausnahmen abgesehen immer getrost ausgehen. Doch mit dem Infotainment-System in A-Klasse und Sprinter gibt Mercedes jetzt richtig Gas in Sachen Rechenleistung, Entwicklungszeit und Software-Vertrieb

  4. Ausprobiert: Porsche Classic Radio-Navigationssystem

    Porsche, Infotainment

    2010: Porsches erster Versuch einer Infotainment-Einheit für alte Porsches war gut, aber den Kunden nicht gut genug. 2015: Ein neues System soll da abhelfen. Wir fahren bei Porsche vor und probieren kurz aus

Anzeige