Wie funktioniert ein Laser? - Mr Beam erklärt

Mit einem Laser können Laserstrahlen durch elektromagnetische Wellen erzeugt werden. Sie weisen eine hohe Intensität auf und unterscheiden sich von normalen Lichtstrahlen. Der Frequenzbereich ist sehr eng, wobei der Strahl scharf gebündelt wird.

Es lassen sich extrem kurze und intensive Strahlungsimpulse mit einer exakten Wiederholungsfrequenz erzeugen. Die Laserstrahlen können folgende Bereiche des elektromagnetischen Spektrums umfassen:

• Mikrowellen
• Infrarot
• sichtbares Licht
• Ultraviolett und
• Röntgenstrahlung

Wie funktioniert ein Laser?

Der Laser arbeitet wie ein optischer Verstärker, der konzentriertes Licht ausstrahlt. Die Energie wird entweder in einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Kristall bereitgestellt. Das Licht wird an parallelen Spiegeln reflektiert, die sich an beiden Seiten des Lasers befinden. Jedes Mal, wenn das Licht das flüssige, feste oder gasförmige Medium durchläuft, wird es von den Spiegeln erneut reflektiert. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis alle Strahlen in eine einzige Richtung verlaufen und dadurch gebündelt werden. Einer von beiden Spiegeln ist teilweise durchlässig. So wird es möglich, dass das gebündelte Licht als Laserstrahl austritt. In diesem Laserstrahl sind alle Lichtteilchen nicht nur gleich, sondern strömen auch in die gleiche Richtung.

Laser Funktionsweise - Atome, Energie, Photonen

Möchtest Du die Laser Funktionsweise verstehen, sind grundlegende physikalische Kenntnisse von Nutzen. Atome werden entweder von ihrem Grundzustand oder einem anderen unteren Energieniveau in angeregte Zustände versetzt, die ein deutlich höheres Energieniveau aufweisen. Das Ziel ist es, dass die mittlere Zerfallszeit der angeregten Zustände möglichst lang ist und die Energie gespeichert bleibt. Ein Photon, das über auszustrahlende Energie verfügt, stimuliert das Atom so, dass es wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren kann. Nun bewegen sich zwei Photonen mit identischer Energie und Phasenlage in die gleiche Richtung. Dies wirkt wie ein Lichtverstärker. Das Photon, das in diesem Prozess neu entstanden ist, kann weitere Atome zur Ausstrahlung stimulieren, wodurch es zu einer Kettenreaktion kommt. 

Wo kann ein Laser angewendet werden?

Die Anwendungsmöglichkeiten von einem Laser sind sehr vielfältig und reichen von alltäglichen Dingen über die Medizin bis hin zur Bearbeitung verschiedener Materialien. Mit einem Laser kann zum Beispiel mit den richtigen Einstellungen ein Spiegel graviert werden. CDs, DVDs und Blu-ray-Discs wären ohne Laser nicht denkbar. Das Gleiche gilt für das Internet. Hier wird eine schnelle, weltweite Kommunikation mittels Laserlicht erreicht, das sich in Glasfaserkabeln befindet.

In der Medizin dient der Laser diagnostischen und therapeutischen Zwecken. Er kann sehr präzise arbeiten und überall dort zielgerichtete Eingriffe vornehmen, wo das Skalpell nicht hingelangen kann. Das ist zum Beispiel bei Eingriffen im Auge oder auf der Haut der Fall. Pigmente oder Tätowierungen lassen sich ebenfalls sehr gut mit dem Laser entfernen.

Des Weiteren können mit einem Laser Daten gewonnen und übertragen werden. Das sind nur einige Beispiele, denn die Anwendungsmöglichkeiten von einem Laser sind noch viel breiter gefächert.

Hochpräzises Schneiden und Gravieren mit dem Mr Beam Lasercutter

Mit dem Mr Beam II dreamcut [S] lassen sich verschiedene Werkstoffe sicher und präzise bearbeiten. Es handelt sich dabei unter anderem um:

• Acryl
• Latex
• Leder
• Holz
• Textilien
• eloxiertes Aluminium
• Kraftplex
• Pappe
• Filz
• Verschiedene Kunststoffe
• Stein, wie z.B. Beton

Des Weiteren eignet sich der Lasercutter hervorragend zur Herstellung von Formteilen in verschiedenen Größen. Die Entwicklung von Prototypen oder das Erstellen von Serien lassen sich mit einem Lasercutter ebenfalls verwirklichen.

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Sicherheit und Laserklasse

Laserstrahlen weisen eine unterschiedliche Intensität auf. Je größer sie ist, umso mehr Gefahren drohen. Um die Sicherheit zu gewährleisten und passende Schutzmaßnahmen ergreifen zu können, werden die Laser in Klassen eingeteilt. Dabei weist die Laserklasse 1 die geringste Gefährdung und die Laserklasse 4 das höchste Risiko vor.

Die wichtigsten Fakten zu jeder Laserklasse werden im Folgenden aufgeführt.

Laserklasse 1:

• Laser der Klasse 1 sind ungefährlich für die Augen und die Haut. Deshalb sind hier - außer einer Kennzeichnung auf dem Gerät keine gesonderten Maßnahmen erforderlich
• Die Laserklasse 1 M mit Wellenlängen zwischen 302,5 nm bis 4000 nm ist ungefährlich für das Auge. Eine Ausnahme besteht nur, wenn das Licht durch eine Lupe, eine Linse oder ein Teleskop gebündelt wird

 Laserklasse 2:

• Die Laserklasse 2 umfasst den sichtbaren Spektralbereich zwischen 400 nm und 700 nm. Sie ist für das Auge ungefährlich, wenn die Einwirkungszeit nicht länger als 0,25 Sekunden ist.
• Bei der Laserklasse 2 M gilt eine maximale Einwirkungszeit von 0,25 Sekunden ebenfalls als ungefährlich. Wird das Licht durch optische Geräte gebündelt, gilt diese Grenze nicht. Dann ist immer von einer Gefährdung auszugehen.

Laserklasse 3:

• Die gleichen Vorgaben gelten für Laser der Klasse 3 A.
• Bei der Laserklasse 3 R besteht eine ernsthafte Gefahr für die Augen. Hier ist eine Schutzbrille zu tragen und eine Einweisung durch den Laserschutzbeauftragten notwendig.
• Ab der Klasse 3 B sind irreversible Schäden an den Augen zu befürchten. Hier sind neben einer Schutzbrille und einer Einweisung weitere Schutzmaßnahmen erforderlich.

Dazu gehören:

• Zugangsbeschränkungen
• Schlüsselschalter
• Schirme
• Blenden

Laserklasse 4:

Die Klasse 4 stellt die höchste Gefahrenklasse dar. Hier sind bei einem Kontakt nicht nur irreversible Schäden an den Augen, sondern auch an der Haut die Folge. Des Weiteren besteht eine ausgeprägte Brand- und Explosionsgefahr, die auch durch streuendes Licht ausgelöst werden kann.