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Laserwirkung
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Progressive
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Anmeldungsdatum: 30.09.2006
Beiträge: 3988

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2013 - 02:08:22    Titel: Laserwirkung

Laser sind ja für Augen deshalb so riskant, da sie paralleles Licht aussenden, was die Augenlinse bricht und in einen Brennpunkt auf der Netzhaut fokusiert. Soweit richtig ?
Warum ist das aber so gefährlich ? Licht, das von der Sonne emittiert wird, erscheint doch quasi auch parallel.
jh8979
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Anmeldungsdatum: 04.07.2012
Beiträge: 2207

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2013 - 02:13:34    Titel:

Die Gefährlichkeit des Laserlichts vom Auge liegt in der Intensität, nicht in der Parallelität.
Progressive
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Anmeldungsdatum: 30.09.2006
Beiträge: 3988

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2013 - 02:22:22    Titel:

Das erklärt auch den Disput, den ich hatte, da ja alle Strahlen fokusiert werden Very Happy
Gleichzeitig steht dann auf einigen Hinweisblättern, die im Internet rumgeistern, etwas Verkehrtes.
Mir ist die Frage schon unangenem aber was bedingt denn die Intensität eines Laserstrahls ? Kohärenz ?
jh8979
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Anmeldungsdatum: 04.07.2012
Beiträge: 2207

BeitragVerfasst am: 21 Nov 2013 - 11:14:44    Titel:

Die Intensitaet, hängt natürlich u.a. damit zusammen, dass die Strahlengänge fokusiert sind und nicht divergieren. Ansonsten hängt sie von der Bauart des Lasers ab, der Pulsdauer, Wellenlänge, etc.
ichbinsisyphos
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Anmeldungsdatum: 31.05.2007
Beiträge: 1700

BeitragVerfasst am: 22 Nov 2013 - 20:48:06    Titel:

Ja klar liegt es an der Parallelität. Was dem Auge gefährlich wird ist die Intensität, das ist auch richtig. Intensität ist Leistung pro Fläche. Da wirkt vieles rein ... allgemein die Leistung, bei gepulsten Typen muss man etwas genauer schauen, aber auch der Fläche des Fokuspunktes.

Wieso Laser prinzipiell so gefährlich, speziell fürs menschliche Auge, sind liegt an der "Parallelität" der von ihm ausgehenden Lichtstrahlen und dass parallele Strahlen durch eine Linse (wie im Auge) geschickt einen minimalen Fokusquerschnitt abgeben.

Unter Berücksichtigung der Wellennatur des Lichts ist der Querschnitt auch von anderen Dingen abhängig (Wellenlänge!), aber in der Strahlenoptik zum Beispiel ergibt ein paralleles Strahlenbündel einen Punkt (räumliche Ausdehnung 0)in der Fokusebene der Linse.

Natürlich ist die "Parallelität" bei Wellen auch nicht sinnvoll. In der nächst-realistischen Näherung geht von einem Laser ein sogenannter "Gaußscher Strahl" aus. Damit läßt sich die Fokussierbarkeit von Laserstrahlen noch besser abschätzen und es zeigt auch noch andere Abhängigkeiten, wie zum Beispiel den Querschnitt des Laserstrahls.

Einführende Erklärung dazu sollte man in jedem Buch zum Thema Laser finden.
Progressive
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Anmeldungsdatum: 30.09.2006
Beiträge: 3988

BeitragVerfasst am: 24 Nov 2013 - 22:05:01    Titel:

ok, danke.
Inwiefern hat man denn da parallele Strahlen ? Ideal betrachtet hat man doch nur einen einzigen, oder ?
Und was macht Parallelität anders ? Alle Strahlen werden doch fokusiert ?

Werd mal gucken, ob ich ein gutes Buch finde.
ichbinsisyphos
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Anmeldungsdatum: 31.05.2007
Beiträge: 1700

BeitragVerfasst am: 25 Nov 2013 - 00:01:43    Titel:

Mir fehlt im Moment die Fantasie wie man Lichtstrahlen im Bündel überhaupt sinnvoll interpretiert. Ein paralleles Strahlenbündel bedeutet konvergentes Licht, viele Einzelstrahlen in die selbe Richtung, Querschnitt bleibt immer gleich, ... wenn du willst, stellt dir Photonen vor die alle in die selbe oder voneinander abweichender Richtung fliegen.

Du kannst ja mal geometrisch probieren. Wenn du parallele Lichtstrahlen durch eine Linse schickst, egal in welchem Winkel solange für alle gleich, dann treffen sie sich in der Fokusebene im selben Punkt. Divergente Strahlen, also mit abweichenden Winkel werden auf unterschiedliche Punkte abgebildet, wodurch die Abbildung "ausfranst", die Leistung verteilt sich auf eine größere Fläche.

Beim Laser wäre ein paralleles Strahlenbündel ein Laserstrahl der in jeder Entfernung den selben Querschnitt hat, das ist aber praktisch nicht perfekt erfüllt, irgendwo, wenn auch erst beim Mond wird man ein Auseinanderlaufen feststellen, es ist also immer eine gewisse Divergenz gegeben.

In der Wellenoptik wäre das Äquivalent zum parallelen Strahlenbündel eine ebene Welle, wobei die Wellenfront senkrecht auf die gedachte Strahlrichtung zeigt.

Das Problem hier ist, dass es ebene Wellen nur mit unendlicher Ausdehnung gibt. Wenn der Querschitt des Laserstrahls irgendwie beschränkt ist, und das ist er immer, dann gibts Divergenz - umso mehr, je kleiner der Querschnitt. Man kann sich das ähnlich wie beim Einzelspalt vorstellen wo man in der Spaltebene wieder Kugelwellen starten lässt, überlagert ergeben sich dann besonders am Rand Abweichungen von der ebenen Wellenfront.

So kommst dann dazu, dass sich breite Laserstrahlen besser fokussieren lassen als schmale.



SO, um nicht allzuweit abzuschweifen: Laserlicht kommt einer ebenen Welle in der Praxis trotzdem näher als jede andere Lichtquelle: Gefahr hinter Linsen!


Das hier war meine erste Lektüre zum Thema Laser, da ist zumindest ein nettes Bildchen drin, mit der Mathematik wirst dich nicht jetzt wohl noch nicht quälen wollen:
Laser (Eichler), Fokussierung eines Gaussstrahls ab Seite 223
Progressive
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Anmeldungsdatum: 30.09.2006
Beiträge: 3988

BeitragVerfasst am: 28 Nov 2013 - 00:53:49    Titel:

Danke für den ausführlichen Beitrag!

Hatte mir vor deinem Beitrag bereits ein Buch bestellt. Aber das von Eichler dann noch hinterher ^^
Zu gegebener Zeit greife ich den Thread dann wieder auf Cool

Mich würde aber ad hoc interessieren, wovon die Divergenz einer Lichtquelle eigentlich abhängt ?
jh8979
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Anmeldungsdatum: 04.07.2012
Beiträge: 2207

BeitragVerfasst am: 28 Nov 2013 - 01:09:31    Titel:

Progressive hat folgendes geschrieben:
Danke für den ausführlichen Beitrag!

Hatte mir vor deinem Beitrag bereits ein Buch bestellt. Aber das von Eichler dann noch hinterher ^^
Zu gegebener Zeit greife ich den Thread dann wieder auf Cool

Mich würde aber ad hoc interessieren, wovon die Divergenz einer Lichtquelle eigentlich abhängt ?

Im wesentlichen Geometrie.
ichbinsisyphos
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Anmeldungsdatum: 31.05.2007
Beiträge: 1700

BeitragVerfasst am: 28 Nov 2013 - 10:31:01    Titel:

Nach einem Blick auf Wikipedia glaub ich, dass ich die Begriffe konvergent und divergent falsch verwende, aber wurscht.

Einerseits ist es so, dass eine punktförmige Lichtquelle im Brennpunkt einer Linse theoretisch ein paralleles Bündel am Linsenausgang ergibt. Eine Abweichung von der Punktform (bedeutet auch keine räumliche Ausdehnung) bewirkt eine Abweichung von der Parallelität am Linsenausgang. Allgemein wird es in diesem Fall von der Größe und Form der Lichtquelle (ein Lichtbogen, irgendein glühendes Ding, Halbleiterübergang bei LEDs, oder was auch immer) bestimmt. Beugungsbegrenzung durch den Linsendurchmesser wirkt natürlich auch hier.

Beim Laser könnte man auch idealisiert sagen, das davon direkt eine ebene Welle ausgeht. Was dazwischenpfuscht ist die Beugungsbegrenzung durch endlich große Resonatorspiegeln.

Ich hab mal ein einfaches Simulationsprogram gesehen, bei dem eine anfänglich ebene Welle in einen Resonator ein paar Mal hin- und hergeschickt wurde, es stellt sich da recht schnell von selbst ein gaußscher Intensitätsverlauf normal zur Ausbreitungsrichtung ein, wenn man an den Resonatorspiegeln mit der Amplitude der an jedem Punkt einlaufenden Welle wieder gedachte Kugelwellen ausgehen lässt. Intensität nimmt ab, weil immer wieder was aus dem Resonator herausgebeugt wird, aber qualitativ ist der Verlauf dann stabil.
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