Quantenphysik multimedial: Helium-Neon-Laser

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In diesem Video wird das Prinzip des Gaslasers vorgestellt: Es zeigt sich, dass dafür Knotenlinien von Elektronen auf Photonen "vererbt" werden.

Beschreibung

Für den Aufbau eines Glaslasers benötigt man zwei parallele Spiegel, die ein Glasrohr begrenzen, in dem sich Helium- und Neongas befinden. Die Spiegel müssen genau parallel sein, sonst zündet der Laser nicht. Das Helium wird in einer Gasentladung durch Stöße angeregt. Das Besondere hierbei ist, dass das Helium nicht durch Aussenden von Strahlung seine Energie wieder abgeben kann, sondern nur durch Stöße - es ist metastabil. Trifft das Heliumatom auf ein Neonatom, gibt es seine Energie ab - das Neon wiederum kann sofort durch Emmission eines Photons an die Umgebung in seinen Grundzustand zurückgelangen. Entscheidend für den Laser ist die sogenannte Inversion - da angeregtes Helium so langlebig ist, können sehr viele angeregte Heliumatome gleichzeitig erzeugt werden. Die angeregten Heliumatome übertragen ihre Energie auf viele Neonatome, die dann gemeinsam - in induzierter Emmission - viele Photonen erzeugen. Diese kohärenten Photonen werden im Resonator durch die beiden Spiegel hin- und herreflektiert, sodass eine stehende Welle entsteht, die sich immer weiter aufschaukelt. Ein Teil dieser stehenden Welle wird bei dem Spiegel, der nicht zu 100% reflektiert, ausgekoppelt - und das ist dann der Laserstrahl, den man sehen kann.

Projekt "Quantenspiegelungen"

Das hier vorgestellte Video ist Teil des Projektes "U2: Quantenspiegelungen" vom Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster. Mathematisch fundierte Visualisierungen eröffnen Schritt für Schritt einen Zugang zu moderner Atomphysik – vom Wasserstoffatom bis zum Periodensystem der Elemente.

Autorenteam
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In Kooperation mit

Institut für Didaktik der Physik - WWU Münster

Dieser Beitrag wird in Kooperation mit dem Institut für Didaktik der Physik der Universität Münster angeboten.

SCIENCeMOTION

Dieser Beitrag wird in Kooperation mit SCIENCeMOTION angeboten.