He-Ne-Laser

Laser haben heute eine enorme Bedeutung in der Forschung, industriellen Produktion, Medizin, Unterhaltungsindustrie usw. Am XLAB stehen offene He-Ne-Lasersysteme zur Verfügung, die aus einzelnen Komponenten aufgebaut sind und justiert werden. So erfahren die Teilnehmer durch eigenes Experimentieren die physikalischen Prinzipien der Lasertechnik. 

Ab Jahrgang 11, halbtägig, max. 9 TN

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Experimente:

  • Charakteristische Linien von Helium und Neon in subjektiver Betrachtung
  • Polarisation des Laserstrahls
  • Feinjustage der Laserspiegel
  • Bestimmung der Wellenlänge und Frequenz des Lasers
  • Messung des Strahlprofils des Laserstrahls
  • Bestimmung der Strahldivergenz des Laserstrahls

Kombinationsmöglichkeiten für größere Gruppen:
Öffnet internen Link im gleichen FensterPr:YLF-Laser, Öffnet internen Link im gleichen FensterAtomphysik, Öffnet internen Link im gleichen FensterRöntgenphysik, Öffnet internen Link im gleichen FensterWellenphysik


Alternative Kurse:
Öffnet internen Link im gleichen FensterPr:YLF-Laser, Öffnet internen Link im gleichen FensterLaserphysik


Kursbeschreibung:

Zu Beginn des Kurses werden die Grundlagen der Laserphysik behandelt. Hierbei gehen wir zunächst auf die Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie ein, die zum Verständnis des Laserprinzips nötig sind. Anschließend wird sehr anschaulich an unserem offenen He-Ne-Laser die Funktionsweise des Resonators erklärt. 
An unseren He-Ne-Gaslasern kann in subjektiver Beobachtung der Gasentladungsröhre eine Vielzahl von charakteristischen Linien von Helium und Neon beobachtet werden. Nur eine dieser Linien wird jedoch verstärkt: Der Laser emittiert monochromatisches Licht mit 633 nm Wellenlänge.
Durch den offenen Aufbau sind die Brewster-Fenster zu sehen und damit die Polarisation durch Reflektion nachvollziehbar zu beobachten. Die Polarisationsrichtung des ausgekoppelten Laserstrahls kann nun vorhergesagt und mit einem Polfilter überprüft werden. Mit einer Mikrometer-Verschiebung kann sehr exakt das Intensitätsprofil des Laserstrahls ausgemessen und mit der erwarteten Gauß-Verteilung verglichen werden. Weiter lässt sich der Strahldurchmesser an verschiedenen Positionen innerhalb des Resonators messen und daraus die sehr geringe Strahldivergenz bestimmen. Die Wellenlänge unserer He-Ne Laser kann mit Hilfe eines Gitters bis auf eine Genauigkeit von plus/minus einem Prozent bestimmt werden.


Unterrichtsbezüge:

Atomstruktur: geladene Teilchen, Hülle und Atomkern
Licht als elektromagnetische Welle