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Vom Drucker bis zur Haar-Entfernung: So funktioniert ein Laser

Er operiert Augen, scannt Waren an der Kasse oder schneidet Metall - vor 60 Jahren strahlte der Laser das erste Mal. Wir zeigen dir, wie er funktioniert.
Teaserbild: Vom Drucker bis zur Haar-Entfernung: So funktioniert ein Laser

Das Wichtigste zum Thema Laser

  • Laserstrahlen sind gebündeltes Licht. Atome geben durch die Bestrahlung mit Licht noch mehr Licht ab. Die Strahlen haben die gleiche Wellenlänge. Dadurch treten sie verstärkt und fokussiert auf.

  • Der Name steht für die Anfangsbuchstaben von "Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung". Auf Englisch: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

  • Der US-Physiker Theodore Maiman entwickelte 1960 den ersten funktionsfähigen Laser in Malibu. Der Strahl war rosarot, da der Wissenschaftler ihn mit Hilfe eines Rubins erzeugte.

  • Heute ist der Laser aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Moderne Drucker, Glasfaser-Netze, Operationen: Hier wird überall die strahlende Technologie eingesetzt.

So funktioniert der Laser

Wie Ping-Pong-Bälle sausen die Lichtteilchen zwischen den Spiegeln hin und her und treffen dabei auf energetisch stimulierte Atome. Durch eine Art Kettenreaktion wird der Lichtstrahl immer stärker und tritt schließlich als Laser aus. Die detaillierte Erklärung gibt's unten.

Gebündelte Technik: In 5 Schritten zum Laserstrahl

Gebündeltes, fokussiertes Laserlicht kommt in der Natur nicht vor, da es die gleiche Wellenlänge hat.

Jeder Laser besitzt ein Medium (2). Das kann zum Beispiel ein Gas sein, oder aber wie beim ersten Laser ein synthetischer Rubin.

Eine Energiequelle von außen, die Pumpe (1), regt die Atome in diesem Medium an, lädt sie energetisch auf. Werden sie nun mit Licht bestrahlt, treffen die Lichtteilchen, Photone (4) genannt, auf das energetisch stimulierte Atom und nehmen Energie auf. So entsteht weiteres Licht: Die Photone vermehren sich und verhalten sich absolut gleich. Das ist die stimulierte Emission.

An den beiden Enden des Lasers befinden sich zwei Spiegel (3). Sie reflektieren die Photone hin und her - wie Bälle beim Tischtennis. Unterwegs treffen sie auf weitere angeregte Atome - und so entstehen immer mehr Photone, die alle in die gleiche Richtung sausen. Einer der beiden Spiegel ist etwas durchlässig - und irgendwann tritt perfekt synchronisiertes Licht mit der gleichen Wellenlänge aus. Das ist der Laserstrahl (5).

Das Licht einer Glühbirne besteht aus unterschiedlichen Wellenlängen, teilweise kürzer und auch unterbrochen. Deshalb entwickelt es auch nicht die gezielte Kraft eines Lasers.

Wo überall gelasert wird

  • 👁

    Augen-OP: Im Kampf gegen einen Netzhaut-Tumor kam der erste Laser in den 1960er-Jahren zum Einsatz. Heute sprechen wir auch vom "Augenlasern", wenn Sehfehler korrigiert werden. Hierbei lösen Laser Teile der Augenhornhaut ab.

  • 🖨

    Drucker: Der Laser bereitet eine Druckwalze dermaßen präzise vor, dass der Farbtoner nur noch an den vorgegebenen Stellen haften bleibt. Deshalb drucken Laserdrucker exakter.

  • 🛍

    Supermarktkasse: Der Prototyp der Scannerkasse trat 1974 in Aktion. Der Laser fährt über den Barcode. Die dunkleren und helleren Striche reflektieren das Licht. Die Info führt so zum richtigen Produkt und dem gespeicherten Preis.

  • Haar-Entfernung: Bei der Epilation beschießt der Laser das Haar und die Haut mit Lichtblitzen. Die Farbpigmente, das Melanin, wandeln die Blitze in Wärme um. Diese Wärme zerstört die Haarwurzel. Je heller die Haare, desto schlechter funktioniert die Methode.

  • 💻

    Internet: Schon jetzt benutzen wir Faser-Laser zur Datenübertragung im Glasfaser-Netz. Doch Laser sollen das Internet der Zukunft ganz übernehmen. Ein Laser kann 100 Mal mehr Daten übermitteln als Funkwellen - und das bei maximaler Reichweite. Unternehmen entwickeln Laser, die Daten zu Satelliten ins All und zurück zur Erde schicken.

  • 🎉

    Laser-Show: Bei Konzerten und in Diskotheken sorgen Laser-Effekte für bunte Unterhaltung. Ein Laser ist immer einfarbig. Die verschiedenen Farben der Laser kommen durch die Verwendung unterschiedlicher Medien zustande.

  • 🔪

    Schneidewerkzeug: Laser trennen Metall genau nach Vorgabe, an der Stelle, an denen es ihnen ihre Programmierung vorgibt. Sie arbeiten wie nach einer Schablone. So können winzigste Teile haarfein ausgeschnitten werden.

Wie schädlich ist ein Laser für die Gesundheit?

Das hängt von der Stärke ab. Laser, die im Alltag verwendet werden, zum Beispiel an der Supermarktkasse, gehören einer niedrigen "Laserklasse" an. Sie sind bei vernünftiger Anwendung allgemein unschädlich. Man sollte aber nie direkt in einen Laserstrahl blicken. Bei höheren Laserklassen kommen Schutzbrillen oder bestimmte Schutzkleidung zum Einsatz.

Immer wieder diskutieren Experten die teilweise unklare Langzeitwirkung von Laserbehandlungen und auch den Einsatz von geschultem Personal. So dürfen ab nächstes Jahr nur noch Ärzte Tattoos entfernen.

Ein Jahr später gibt es dann auch strengere Regeln für Fachpersonal beim Entfernen von Haaren. Deshalb solltest du dich schon jetzt immer gut über die Qualifikation derjenigen informieren, die du zur Laserbehandlung an deinen Körper lässt.

Mehr Infos gibt's beim Bundesamt für Strahlenschutz.

Der Erfinder des Lasers: Theodore Maiman

Der amerikanische Physiker Theodore Maiman (circa 1980)

Die Geschichte des Lasers

1917: Albert Einstein entwickelt eine erste Theorie zu gebündeltem, vervielfältigtem Licht.

1954: Der Amerikaner Charles Hard Townes erforscht den Einsatz der stimulierten energetischen Emission an Mikrowellen und entwickelt so den "Maser". Das M steht für Mikrowellen, die hier in Gleichklang versetzt werden.

1960: Mit Hilfe eines synthetischen Rubins entwickelt Theodore Maiman den ersten funktionsfähigen Laser.

1967: Im Vietnamkrieg werden Laser zur Zielerfassung bei Bomben benutzt.

1972: CDs und CD-ROMs speichern mit Hilfe von Halbleiter-Lasern "optisch" Daten.

1980er: Laser-Dioden als Lichtquellen und die Glasfaserübertragung werden kombiniert. Sie ermöglichen später die Datenübertragung im Internet.

2000: Der Erfinder Theodore Maiman erhält in München selbst eine Laser-OP an der Prostata.

2010: US-Wissenschaftler erproben Kernfusionen, die durch Laser hervorgerufen werden. Hochleistungs-Laser erhitzen durch Energie-Beschuss ein Wasserstoff-Kügelchen.

2019: Der weltweite Umsatz mit Lasertechnik betrug mehr als 15 Milliarden Dollar. Dieses Jahr soll er auf 16,6 Milliarden Dollar steigen.

Veröffentlicht: 22.06.2020 / Autor: Sven Hasselberg