Zusammenfassung

Eigenschaften von Lichtquellen/Laser:
Glühbirne (thermische Lichtquelle):
• eine Gruppe von Atomen wird aufgeheizt, thermisch angeregt (Boltzmann-Verteilung)
• Strahlung wird spontan und unabhängig voneinander von einzelnen Atomen emittiert
Folge:
• zeitliche Inkohärenz: nicht monochromatische, sondern spektrale Emissionen (viele Wellenlängen).
• räumliche Inkohärenz: ausgedehnte Lichtquelle, Licht kann nicht auf kleine Durchmesser fokussiert
werden (ungerichtete Emission)
• Statistik: Die Strahlung erreicht einen Beobachtungspunkt in Form von Photonenklumpen
Licht dieser Art ist ohne weitere Maßnahmen nicht interferenzfähig
Laser :
• zeitliche Kohärenz hoher Ordnung: monochromatische Strahlung
• räumliche Kohärenz hoher Ordnung: nahezu ideale ebene Welle, kann also sehr fein fokussiert
werden (sehr kleiner Öffnungswinkel).
• Statistik: Die Photonen werden sehr gleichmäßig emittiert und erreichen einen Beobachtungspunkt
nahezu in äquidistanten Zeitabständen (feste Phasenbeziehungen der emittierten Wellenzüge).
Wichtig für die Materialbearbeitung ist vor allem die Eigenschaft, hohe Leistungen auf kleinste
Geometrien fokussieren zu können. Die hohe Kohärenz wird in der Messtechnik benötigt.
Kapitel 3: Strahl-Stoff-Wechselwirkung
Energieerhaltung: Reflexion+Absorption+Transmission = 1
§ Absorption (Entscheidend für die Materialbearbeitung) tritt vor allem an der Oberfläche auf
§ Die Reflexion ist der Verlustfaktor in der Materialbearbeitung
Modellvorstellung: Atome im elektromagnetischen Feld
schwingende Ladungen => Hertzsche Dipolstrahlung
Dämpfung => Absorption von Strahlung => Wärme
Reflexion und Brechung:
Jeder Punkt einer Welle kann als Ausgangspunkt einer neuen Kugelwelle betrachtet werden.
(Huygenssches Prinzip 1678)
konstruktive Interferenz in Brech-/Reflexionsrichtung, destruktive Interferenz sonst!
Reflexion: Einfallswinkel = Austrittswinkel
Totalreflexion: sinαg = n2/n1 (Grenzwinkel)
Brechung: Snellius: n1 sinα1 = n2 sinα2
Dipolstrahlung: Gegeneinander schwingende elektr. Ladungen senden von sich aus Dipolstrahlung aus.
Dipol strahlt nicht senkrecht zur Dipolachse.
Brewsterwinkel:
Licht mit einer Polarisation parallel zur Zeichnungsebene, welches mit dem Brewsterwinkel einfällt, wird
nicht reflektiert. Das Licht dringt vollständig durch die Oberfläche. Dagegen wird Licht mit senkrechter
Polarisation auch teilweise reflektiert. Das reflektierte Licht ist vollständ ig linear polarisiert.
Winkel- und temperaturabhängiger Reflexionskoeffizient: