Gibt es Laser, deren Strahlen mit zunehmender Entfernung nicht breiter werden, als beim Austritt aus dem Laser? Oder müssen alle Laserstrahlen mit zunehmender Entfernung breiter werden? Und das Ganze dann wenn möglich noch mit einer begründenden Erklärung.
picus48
Beste Antwort
Das mit der Heisenbergschen Unschärfe erschließt sich mir nicht. Die sagt doch lediglich aus, dass sich die Geschwindigkeit und der Ort eines Teilchens nicht beliebig genau bestimmen lassen. Oder anders, der Impuls kann eine naturgegebene Minimalgrenze nicht unterschreiten. p = h/λ mit h gleich Planckschem Wirkungsquantum.
Ich denke, es ist eher eine Frage der allgemeinen Optik, der auch ein Laserstrahl zu gehorchen hat. Ein streng kollimares Lichtbüdel ist nur durch eine punktförmige Lichtquelle zu erzeugen. Da aber jede Lichtquelle eine dreidimensionale Ausdehnung hat, kann sie nicht der Idealisierung eines Punktes entsprechen. Von daher können nicht alle Strahlen parallel verlaufen, selbst wenn sie noch so klein ist. Und so muss jedwedes Lichbündel letzlich divergent sein.
Edit
Nun habe ich mal etwas im Netz gestöbert und einige Artikel zur Strahlungsqualität von Lasern gelesen. Ich bin zwar kein Spezialist auf diesem Gebiet, aber so weit ich das verstanden habe, ist u. a. die Divergenz des Strahlenbündels eines Lasers konstruktiv bedingt. Es handelt sich demnach eher um ein Problem der klassischen Optik und weniger der Quantenmechanik. Offenbar ist es nicht ganz so einfach, einerseits einen Strahl mit sehr geringem Durchmesser zu erzeugen, der andererseits auch eine sehr geringe Divergenz aufweist. (siehe unten Quellen)
naronnas
Ich muss Nathan recht geben:
Die Unschärferelation verbietet tatsächlich, dass sich ein Strahl mit einer gewissen Strahldurchmesser ohne Verbreiterung (Divergenz) ausbreitet:
w * O = konst
w ist dabei der Strahldurchmesser und O (eigentlich Theta) ist der Winkel zu optischen Achse.
Wenn ich also einen sehr kleinen Strahl habe, wird sich dieser auch stärker ausbreiten. Ein sehr breiter Strahl dagegen wird sich nicht ganz so schnell verbreitern. Bei einem theoretischen GauÃstrahl beträgt der Wert für die Konstante Wellenlänge/Pi.
Durch ein paar technische Tricks kann dabei der konstante Faktor (das "konst") verkleinert werden. Allerdings wird man es niemals auf den Wert Null bekommen, der nötig wäre, damit eine absolut parallele Ausrichtung möglich wäre.
Solche Unschärferelationen gibt es übrigens sehr häufig:
Eine sehr bekannte ist die Heisenbergsche Unschärferelation: dx * dp = konst = h (ideal)
Das selbe gibt es aber auch für Frequenzen und Zeit: dt * df = konst = 1 (ideal)
Und natürlich noch viele mehr, da man sie gröÃtenteils auch ineinander umrechnen kann.
🐟 Fish 🐟
Der Einwand mag berechtigt sein nach der klassischen Auffassung der heisenbergschen Unschärferelation Picus, entspricht aber nicht der aktuellen Auffassung. Diese geht von einer Unschärfe der Raumzeit selbst aus.unabhänig davon, das eine BeobachtungnichtGravitationsfrei erfolgen kann(was eine Raumzeitkrümmung nach sich zieht)ist der Pfad eines Photons tatsächlich unendlich breit und der Strahl verteilt sich in einer Glockenkurve um dessen Schwerpinkt.
Nathan
Die Unschärferelation lässt es nicht zu, dass Lichtstrahlen 100 % parallel laufen, entsprechend verbreitert sich der Strahl langsam aber sicher.
Anonym
Nicht parallel. Begründung: Heisenbergsche Unschärferelation.