Laser
Versuch im Rahmen des Fortgeschrittenenpraktikums
Sommersemester 2023
von Leonhard Steiner und Lukas Ritzer
,Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 3
2 Theoretische Grundlagen 4
2.1 Diffraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Interferenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Kohärenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3.1 Zeitliche Kohärenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3.2 Räumliche Kohärenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.4 Absorption, Stimulierte und spontane Emission . . . . . . . . 5
2.4.1 Weitere Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.5 Besetzungsinversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.6 Bestandteile eines Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.6.1 Laserpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.6.2 Medium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.6.3 Resonator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.7 Der Helium-Neon-Laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.7.1 Spezifischer Aufbau des He-Ne-Lasers . . . . . . . . . . 9
2.7.2 Die Strahlungemission . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.7.3 Divergenz beim Lichtbündel . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.8 Ausblick auf Anwendungsmöglichketen des Lasers . . . . . . . 11
, 2.8.1 Modulationsmöglichkeiten (notwendig für Informations-
transport) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.8.2 Lichtwellenleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.9 Arbeitsweise weiterer optischer Geräte . . . . . . . . . . . . . 13
2.9.1 Solarzelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.9.2 Reflexionsgitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.9.3 Modulatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3 Versuchsdurchführung 15
3.1 Modendarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 Wellenlängenbestimmung des Laserlichts . . . . . . . . . . . . 17
3.3 Kennlinienbestimmung einer Solarzelle . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Messung der Lichtgeschwindigkeit und interferometrische Län-
genmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.5 Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4 Fazit 22
Versuch im Rahmen des Fortgeschrittenenpraktikums
Sommersemester 2023
von Leonhard Steiner und Lukas Ritzer
,Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 3
2 Theoretische Grundlagen 4
2.1 Diffraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Interferenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Kohärenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3.1 Zeitliche Kohärenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3.2 Räumliche Kohärenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.4 Absorption, Stimulierte und spontane Emission . . . . . . . . 5
2.4.1 Weitere Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.5 Besetzungsinversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.6 Bestandteile eines Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.6.1 Laserpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.6.2 Medium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.6.3 Resonator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.7 Der Helium-Neon-Laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.7.1 Spezifischer Aufbau des He-Ne-Lasers . . . . . . . . . . 9
2.7.2 Die Strahlungemission . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.7.3 Divergenz beim Lichtbündel . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.8 Ausblick auf Anwendungsmöglichketen des Lasers . . . . . . . 11
, 2.8.1 Modulationsmöglichkeiten (notwendig für Informations-
transport) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.8.2 Lichtwellenleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.9 Arbeitsweise weiterer optischer Geräte . . . . . . . . . . . . . 13
2.9.1 Solarzelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.9.2 Reflexionsgitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.9.3 Modulatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3 Versuchsdurchführung 15
3.1 Modendarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 Wellenlängenbestimmung des Laserlichts . . . . . . . . . . . . 17
3.3 Kennlinienbestimmung einer Solarzelle . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Messung der Lichtgeschwindigkeit und interferometrische Län-
genmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.5 Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4 Fazit 22
