Untertitel: Zusammenhängendes Licht
Der Laser ist eine Entwicklung, die auf den Erkenntnissen der Quantenmechanik beruht. Er wurde um 1960 von Theodore Maiman entwickelt.
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Auch beim Laserwerden die Photonen durch Quantensprünge erzeugt. Im Gegensatz zu allen anderen Lichtquellen agieren dabei die Elektronen aber als Kollektiv und erzeugen Licht, das aus völlig identischen Photonen besteht. Man sagt dazu kohärentes Licht, das bedeutet so viel wie „zusammenhängend„ (siehe folgende Abb.).
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Um kohärentes Licht zu erzeugen, muss man Metastabilität mit stimulierter Emission verbinden. Sehen wir uns dazu den ersten je gebauten Laser an, weil man an diesem das Prinzip am Einfachsten erkennt. Das Material, das metastabile Niveaus ermöglicht, ist dabei ein Rubinkristall. Um diesen herum befindet sich eine spiralförmige Blitzlampe.
Diese erzeugt einen Lichtblitz und hebt damit die Elektronen des Rubins auf ein höheres, „normales“ Energieniveau (folgende Abb.a). Diesen Vorgang nennt man pumpen. Dann fallen die Elektronen auf das metastabile Niveau zurück (b). Die Energie wird dabei nicht in Form von Strahlung frei, sondern mechanisch an das Kristallgitter abgegeben. Weil sich jetzt mehr Elektronen im angeregten Zustand befinden als im Grundzustand, spricht man nun von einer Inversion (Umkehrung).
Und dann passiert es: Irgendein Elektron fällt spontan als erstes vom metastabilen Niveau und löst bei allen anderen Elektronen eine stimulierte Emission aus (c). Dabei entstehen völlig identische Photonen. Daherauch der Name zusammenhängendes (kohärentes) Licht. Die Wellenlänge beträgt 694 nm. Rotes Licht also!
Wenn sich alle Elektronen auf dem Grundniveau befinden, müssen sie wieder „hinaufgepumpt„ werden. Deshalb kann der Rubinlaser das Licht nur in Impulsen abgeben. Aber bereits 1961 wurde ein Gaslaser erfunden, der kontinuierliches Licht abgeben kann. Die größte unmittelbare Rolle im Alltag spielen aber die Halbleiterlaser. Sie werden in CD- und DVD-Laufwerken, Laserdruckern /*(siehe Kap. 23.1.3, „Big Bang 6“)*/, Laserpointern, zur Datenübertragung in Glasfaserkabeln oder der Scannerkasse im Supermarkt eingesetzt /*(siehe Kap. 28.5)*/.
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