Versuchsbeschreibung - Halles Schülerlabor für Physik - Martin ...

2.1 Laser 3
also noch die Pulsdauer und die Wiederholfrequenz angeben.
Bei einem gepulsten Laser lässt sich dessen Leistung
über die Energie W und die Pulsdauer τ bzw. den zeitlichen
Abstand T der Pulse berechnen. Für die Pulsspitzenleistung
ergibt sich P max = W τ
und ür die milere
Leistung erhält man P = W T .
2.1.1 Theoretische Grundlagen von Lasern
Die Wirkungsweise von Lasern beruht auf quantenmechanischen
Vorgängen im lasernden Medium. Die Moleküle
oder Atome der jeweiligen Materials befinden
sich in verschiedenen Energiezuständen; beim Übergang
zwischen unterschiedlichen Zuständen kann elektromagnetische
Strahlung absorbiert oder emiiert werden.
Dabei gilt, dass die Energiedifferenz der am Über-gang
beteiligten Niveaus der Energie der elektomagnetischen
Strahlung entspricht. Nach E wird diese Energie
durch Lichtquanten ode Photonen übertragen, deren Energie
proportional zur Frequenz der elektromagnetischen
Strahlung bzw. des Lichtes ist:
Zusammenhang zwischen Energie und Frequenz
∆E = h · f (2.1)
Die Proportionalitätskonstante h wird als P’sches
Wirkungsquantum bezeichnet und besitzt den Betrag
h = 6, 626 · 10 −34 Js. Je größer also die Energiedifferenz
ist, umso höher muss die Frequenz der Strahlung sein
und umso kleiner deren Wellenlänge, die durch die Beziehung
λ · f = c gegeben ist, mit der Lichtgeschwindigkeit
c = 2, 998 · 10 8 m s .
2.1.2 Energiezustände
Die vermutlich erste moderne Beschreibung eines Atoms
lieferte 1913 Nils B, der annahm, dass sich Elektronen
auf Kreisbahnen strahlungsfrei um den Atomkern
bewegen. Dabei sind nur bestimmte Bahnradien
erlaubt, wobei der Bahndrehimpuls L ein Vielfaches von
ħ (ħ = h
2π = 1, 055 · 10−34 Js) sein muss: