Was ist ein Laserstrahl?

Kaum ein Science-Fiction-Film kommt ohne Laserstrahl aus. Was ist aber ein Laserstrahl? Wo werden sie heute verwendet und können sie wirklich als Waffe eingesetzt werden?

Was bedeutet das Wort Laser?

Bei einem Laserstrahl handelt es sich um extrem stark konzentriertes Licht und das Wort Laser ist die Abkürzung für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation und bedeutet übersetzt Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung.

Wie funktioniert ein Laser?

Das Prinzip ist einfach, die Umsetzung aber sehr kompliziert: Im Grunde wird Licht, das sich durch ein spezielles Medium (z.B. ein Kristall, ein Gas oder eine Flüssigkeit) ausbreitet, verstärkt. An beiden Seiten des Mediums sind parallele Spiegel angebracht, die das Licht reflektieren. Und jedes Mal, wenn das Licht das Medium durchläuft, wird es erneut verstärkt. Die Spiegel reflektieren das Licht so lange hin und her, bis die Strahlen alle in eine Richtung verlaufen und stark gebündelt sind. Einer der beiden Spiegel ist zum Teil durchlässig – dort tritt das gebündelte Licht als Laserstrahl aus.

Wie wird das Licht verstärkt/geklont?

1960 gelang es Theodore Maiman zusammen mit seinem Assistenten Charles Asawa zum ersten Mal einen Lasereffekt in einem Rubinkristall zu erzeugen. Sein Rubinlaser enthielt einen zylindrischen Rubinkristall, der von einer wendelförmigen Blitzlampe umgeben war. Das Licht der Blitzlampe gibt den Chrom-Atomen des Rubins zusätzliche Energie, man sagt auch die Atome werden angeregt. Wenn nun im Rubin des Lasers ein Lichtteilchen auf ein angeregtes Atom trifft, so gibt das Atom ein neues Lichtteilchen ab, das völlig identisch mit dem einfallenden Lichtteilchen ist; die gleiche Farbe, die gleiche Richtung. Aus einem Lichtteilchen werden somit zwei, die genau identisch sind. Wir nennen diesen Prozess, anhand dessen das Laserlicht verstärkt wird, “stimulierte Emission".

Was ist so besonders an Laserstrahlen?

Beim ausfallenden Laserlicht sind die Lichtteilchen alle gleich und strömen alle in die gleiche Richtung. Weil das Laserlicht so geordnet ist, können wir es extrem genau steuern und kontrollieren, und das ist der Grund, warum wir es für so viele Dinge einsetzen können. Laserstrahlen sind in der Natur nicht anzutreffen, sondern werden immer künstlich erzeugt.

Was sind die heutigen Anwendungen?

Laser werden in sehr vielen Bereichen verwendet: DVDs werden per Laser abgespielt, an der Kasse werden die gekauften Produkte per Laser gescannt, im Fahrzeugbau wird mit Laserlicht geschweißt, mit Laserlicht kann die Form der Augenhornhaut angepasst werden, damit man keine Brille mehr tragen muss,…

Was sind die Gefahren des Lasers?

Die Energie eines Laserstrahls reicht allerdings meistens noch lange nicht aus, um Wände zu zersägen, Menschen zu erschießen, oder all das hervor zu bringen, was man in Filmen sehen kann. Die Laser, die in den meisten Laboren stehen, sind völlig ungefährlich. Man kann ohne Probleme die Hand in den Strahl halten, ohne sich zu verletzen. Allerdings darf man niemals direkt in den Laserstrahl schauen. Unsere Augen sind nämlich so empfindlich, dass der Laserstrahl sie sofort verbrennen würde.

Autor: André Mousset (MNHN), Patrick Delhalt (MNHN)

Dieser Artikel erschien im Science News 01/2013.