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Laser Funktionsweise - Einstein erklärt! (Animation)
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 32 Zeilen
- [Musik] [Applaus] [Musik] die stimulierte Emission von Licht zeigt
- erstmals Einstein 1916 auf hierzu benötigen wir zunächst ein Atom dass wie jedes andere Atom in unserer Welt Elektronen besitzt weiterhin benötigen
- wir ein also ein Lichtteilchen oder Lichtquant das Atom besitzt Elektronen die um den Atomkern Kreisen für eine
- einfachere Darstellung wollen wir das BCH Atommodell verwenden und uns hierbei auf das Wasserstoffatom beschränken das lediglich ein Elektron besitzt das Atom
- bzw das Elektron befindet sich in seinem Grundzustand den wir E0 nennen ein Elektron hat jedoch verschiedene klar definierte
- Energiezustände uns reichen als Beispiel zwei weitere Zustände die wir E1 und E2 nennen ein Elektron kann von seinem Grundzustand E0 in ein höheres
- Energieniveau wechseln wenn dem Atom genau die Energiemenge zugeführt wird so z.B durch ein Photon die dazu benötigt wird das Atom befindet sich dann in
- einem Zustand der als angeregt bezeichnet wird dieser Zustand kann allerdings nicht lange aufrecht erhalten werden das Elektron geht schnell wieder
- in seinen Grundzustand zurück und gibt dabei seine Energie in Form eines Lichtteilchens mit derselben Energie wieder ab da dies auf spontanem Weg
- geschieht wird ein solcher Vorgang als spontane Emission bezeichnet wenn jedoch ein Atom ein Photon absorbiert und hiernach sofort ein zweites Photon folgt
- resultiert hieraus eine stimulierte Emission das neuerzeugte Photon hat dann unter anderem die gleiche Energie die gleiche Richtung und die gleiche
- Wellenlänge wie das eingefallene t es ist praktisch eine Kopie für einen Laser wird eine solche stimulierte Emission benötigt dabei wird
- z.B auf ein dreiniveauystem zurückgegriffen hierzu wird ein Photon auf das Atom geschossen das Photon hat dabei so viel Energie dass das Elektron
- direkt in den Energiezustand E2 springt kurze Zeit später geht es in den Energiezustand E1 über dies kann strahlungsfrei
- geschehen um einen Laser zu bauen benötigen wir nun verschiedene Teile als erstes wird ein Spiegel mit einer Reflektivität von 100% benötigt
- der Photonen reflektieren soll weiterhin benötigen wir ein Gas eine Flüssigkeit oder einen Feststoff also das aktive Medium das diese
- Photonen erzeugt zudem wird ein weiterer Spiegel am anderen Ende benötigt der einige Photonen reflektieren andere hindurchlassen soll nun benötigen wir
- noch eine Energiequelle die Photonen aussendet und damit das sogenannte optische Pumpen ermöglicht schauen wir uns nun an was
- genau im aktiven Medium welches auch häufig als Lasermedium bezeichnet wird passiert die Atome bzw Elektronen liegen in ihrem Grundzustand im Feststoff vor
- und werden nun durch sogenanntes Pumpen also das Einfügen von Energie beispielsweise in Form von Photonen auf ein höheres Energieniveau gehoben
- hierbei handelt es sich um das Energieniveau 2 sehr kurze Zeit später geschieht strahlungslos der Übergang zum
- Energieniveau 1 somit kann das Pumpen keine stimulierte Emission hervorrufen da zwei
- unterschiedliche Energiemengen Bestehen von hier an verweilt das Atom bzw Elektron für eine Zeitl im
- Energieniveau 1 bis es schließlich ein Photon durch spontane Emission aussendet und zwar in eine zufällige Richtung ein solches Photon kann nun wiederum auf ein
- anderes angeregtes Atom treffen welches noch keine spontane Emission vollzogen hat und somit eine stimulierte Emission in diesem Atom auslösen denn das Photon
- hat genau die Energie die dazu nötig ist eine stimulierte Emission herbeizuführen da nur längst zu den zwei spiegeln emittierte Photonen reflektiert werden
- sind es auch nur diese die eben jene Kettenreaktion durch stimulierte Emission am Leben halten weiter noch nur Photonen mit gleicher Energie und
- gleichem Impuls werden in das aktive Medium zurückgekoppelt dies ist der Grund für die starke Kohärenz und Einfarbigkeit
- von Laserlicht wichtig hierbei ist dass die Energiequelle ständig die Atome in angeregte Zustände versetzt es müssen
- dabei im aktiven Medium mehr angeregte Atome als Atome im Grundzustand existieren dies wird Besetzungsinversion genannt durch den teildurchlässigen
- Spiegel entweichen einige der Photonen die dann aus dem Gerät austreten und von unserem Auge gesehen werden es gibt noch viele viele andere tolle Dinge die man
- zum Laser sagen kann aber für diese Animation soll es erst einmal reicht
Zum Nachlesen
LaserLaser [ˈlɛɪzər], auch [ ˈleːzər] oder [ ˈlaːzər] bezeichnet ein Gerät, mit dem Licht mit besonderen Eigenschaften, sogenanntes Laserlicht, erzeugt wird.
BesetzungsinversionBesetzungsinversion (Besetzungsumkehr) (lateinisch inversio ‚Umkehr') ist ein Begriff aus der Physik von Systemen (beispielsweise Atomen), die nur bestimmte …
LasermediumAls Lasermedium (auch laseraktives Medium) wird ein Material bezeichnet, das sich zur Erzeugung von Laserlicht durch stimulierte Emission eignet.