He-Ne-Laser
Kurs für Schülergruppen
Was sind die physikalischen Prinzipien der Lasertechnik? Am XLAB stehen offene He-Ne-Lasersysteme zur Verfügung, die aus einzelnen Komponenten aufgebaut sind und justiert werden.
- Jahrgangsstufe
- 11 bis 13
- Dauer
- 0,5 Tage
- Maximale Teilnehmerzahl
- 9
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
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 am offenen He-Ne-Gaslaser die Funktionsweise des Resonators erklärt. An der Gasentladungsröhre kann eine Vielzahl charakteristischer Linien von Helium und Neon beobachtet werden. Nur eine dieser Linien wird verstärkt: Der Laser emittiert monochromatisches Licht mit 633 nm Wellenlänge. Durch den offenen Aufbau sind die Brewster-Fenster zu sehen und die Polarisation durch Reflektion zu beobachten. Die Polarisationsrichtung des ausgekoppelten Laserstrahls wird vorhergesagt und mit einem Polfilter überprüft. Mit einer Mikrometer-Verschiebung wird sehr exakt das Intensitätsprofil des Laserstrahls ausgemessen und mit der erwarteten Gauß-Verteilung verglichen. Weiter lässt sich der Strahldurchmesser an verschiedenen Positionen innerhalb des Resonators messen und daraus die sehr geringe Strahldivergenz bestimmen. Die Wellenlänge des He-Ne Lasers wird mit Hilfe eines Gitters bis auf eine Genauigkeit von plus/minus einem Prozent bestimmt.
Unterrichtsbezug
Atomstruktur: geladene Teilchen, Hülle und Atomkern; Licht als elektromagnetische Welle