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Wissen Laser-Technologie wird 50 Jahre alt
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09:17 13.05.2010
Neuste Technik für eine besondere Lasershow: Eine kunstvolle Lichtinstallation bringt den Maschsee in Hannover ganz besonders zum Leuchten: Werke wie etwa „Der Fuchs“ von Franz Marc, sind auf einem 15 mal 25 Meter großen Vorhang aus Wasser zu sehen.
Neuste Technik für eine besondere Lasershow: Eine kunstvolle Lichtinstallation bringt den Maschsee in Hannover ganz besonders zum Leuchten: Werke wie etwa „Der Fuchs“ von Franz Marc, sind auf einem 15 mal 25 Meter großen Vorhang aus Wasser zu sehen. Quelle: Michael Thomas (Archiv)
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Licht ist flüchtig, es entzieht sich dem Zugriff. Rein physikalisch betrachtet ist Licht eine elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich. Seit einer bahnbrechenden Entdeckung vor genau 50 Jahren freilich ist es noch viel mehr: Am 16. Mai 1960 wurde in einem US-Labor aus gebündeltem Licht der erste Laserstrahl erzeugt. Die wandlungsfähigen Wunderstrahlen eroberten rasch die Welt. Die Schwerindustrie nutzt die Strahlen heute zum Schneiden von Stahl, der Zahnarzt entfernt mit ihnen Karies. Hologramm-Bilder erhalten durch Laser ihre trügerische Räumlichkeit, CDs und DVDs würden ohne ihn nicht funktionieren.

Der junge US-Physiker Theodore Maiman hatte nur eine Ahnung von dieser Vielseitigkeit, als er im Mai 1960 in seinem Labor in Malibu erstmals erfolgreich einen jener künstlich ausgerichteten Lichtstrahlen erzeugte, die später unter dem Namen Laser bekannt werden sollten. Generationen von Physikern vor ihm bis hin zu Albert Einstein im Jahr 1917 hatten bereits in der Theorie beschrieben, was nun mit Maimans Apparatur Wirklichkeit wurde.

„Der Laser ist ein Kind mit großer Zukunft“, prophezeite Maiman damals. „Es überfordert die Phantasie eines Einzelnen, sich alle Anwendungsmöglichkeiten dieses wundervollen Instruments vorzustellen.“ Der Physiker hatte die Tragweite der Entwicklung durchaus treffend eingeschätzt. Die Erfindung gab den Anstoß für eine weltumspannende Entwicklungstätigkeit: Allein in den USA sind heute 55.000 Laser-Patente angemeldet.

Laser schneiden inzwischen durch Metalle wie Messer durch Butter. Chirurgen führen mit Laser-Skalpellen hochpräzise Operationen aus. Laser verschließen Wunden und zerstören Nierensteine. Laser-Scanner an Supermarktkassen lesen im Handumdrehen Strichcodes an Produkten ein. Laser vermessen von Satelliten aus die Erde und melden tektonische Verschiebungen. Sie steuern Raketen und andere Waffen. Laser-Drucker spucken Dokumente aus. Künstler verwandeln Laserstrahlen in atemberaubend schöne Lichtobjekte.

Der Lichtstrahl, den ein Laser aussendet, ist von besonderer, nicht in der Natur vorkommender Qualität: Das Laser-Licht ist so intensiv, dass es sich auf milliardenfache Helligkeit des Sonnenlichts verstärken lässt. Die Wellen dieses Lichts verlaufen fast parallel, so dass der Lichtstrahl auch über große Entfernung kaum breiter wird - wie etwa beim Laserpointer, der in Vorträgen längst den Zeigstock abgelöst hat. Anders als bei natürlichem Licht schwingen beim Laser die Wellen in der gleichen Frequenz. Sie lassen sich dadurch als Träger für Informationen verwenden - etwa beim Ablesen von DVDs oder CDs.

Experten halten das Potenzial des Lasers noch lange nicht für ausgeschöpft. „Es geht nun weniger darum, neue Laserarten zu entwickeln, als vielmehr neue großartige Anwendungsmöglichkeiten zu finden“, sagt Chemieprofessor Warren Warren von der Duke-Universität. Künftig könnten beispielsweise Frühdiagnosen von Alzheimer möglich sein, indem Laser im Auge ein bestimmtes Protein entdecken. Ingenieure arbeiten daran, herkömmliche Verbrennungsmotoren durch Laser-gestützte Zündung zu ersetzen und so Energie zu sparen. Astronomen wollen die Strahlen zur Erforschung schwarzer Löcher nutzen.

Hinter all diesen Anwendungen steht ein physikalischer Prozess auf Ebene kleinster Teilchen. In einem Laser-Medium - etwa einem Rubin oder bestimmten Flüssigkeiten und Gasen - werden Atome so angeregt, dass die Elektronen aus ihrer Umlaufbahn um den Atomkern schleudern. Wenn die losgelöst dahinrasenden Teilchen dann in ihre angestammte Bahn zurückfallen, strahlen sie überschüssige Energie in Form eines winzigen Lichtteilchens ab, eines Photons. Werden Abermilliarden von Elektronen in diesen wilden Tanzzustand versetzt, können die entstehenden Lichtteilchen zum Laserstrahl gebündelt werden. Er tritt als Licht aus dem Laser-Medium - scharf gebündelt, energiereich, in superschneller Blitzfolge.

afp