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Geheimnis des Lasers wird gelüftet

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Geheimnis des Lasers wird gelüftet

Autor: Arthur Zurkinden

Vor 50 Jahren erzeugte der junge amerikanische Physiker Theodore Maiman aus gebündeltem Licht den ersten Laserstrahl. Diese Technik eroberte rasch die Welt. Sie ist auch der Universität Freiburg nicht fremd, werden doch am Departement für Physik Laser-Systeme entwickelt und in der Grundlagen- und angewandten Forschung eingesetzt. Die FN haben sich mit Antoine Weis unterhalten, der seit 1999 ordentlicher Professor für Atomphysik an der Uni Freiburg ist. Seine Forschung befasst sich u. a. mit der Laserspektroskopie von Atomen und Molekülen.

Antoine Weis, Sie wollen mit der Veranstaltung «50 Jahre Laser» vor allem die Allgemeinheit ansprechen. Was dürfen die Besucherinnen und Besucher am Freitag und Samstag erwarten?

Die Veranstaltung richtet sich an die technisch und wissenschaftlich interessierte Freiburger Bevölkerung. Kernstück sind mehr als 15 interaktive Demonstrationsstände, an denen das Funktionsprinzip, die Eigenschaften und die Anwendungen von Laserstrahlung anschaulich und allgemein verständlich erklärt werden. Das Programm eignet sich sehr gut für Familien mit Kindern. Für die ganz jungen gibt es einen eigens gestalteten Stand zum Thema «Faszination Licht» sowie einen Hindernislauf durch sichtbare und unsichtbare Laserstrahlen, an dem auch die Erwachsenen ihren Plausch haben werden.

Sie wollen mit dem Anlass ein als schwierig eingestuftes Thema demystifizieren. Verfolgen Sie auch andere Ziele?

Gewiss möchten wir auch dem jüngeren Publikum einen spezifischen Aspekt der Naturwissenschaften näherbringen und aufzeigen, wie spannend die Physik ist. Die relativ geringe Anzahl von Studierenden, die sich für die «harten» Wissenschaften Physik und Chemie entscheiden, gibt zu denken. Die Industrie, aber auch Lehre und Forschung bekommt den Mangel an wissenschaftlichem Nachwuchs zu spüren. Wer Physik studiert, geniesst eine sehr breite Ausbildung. Physiker sind in der Industrie sehr gefragt, denken wir doch an Produkte wie Computer, Handy, Digitalkamera, medizinische Hightech-Geräte usw. Physiker sind aber auch in der Bankenwelt, bei Versicherungsgesellschaften, um beispielsweise Risikoanalysen durchzuführen, oder in der Verwaltung tätig. Der Physiker lernt, abstrakt und praxisorientiert zu denken, und weiss in der Folge, wie ein Problem gelöst werden kann. So soll der Anlass dazu beitragen, bei den jungen Leuten die naturwissenschaftliche Neugier zu wecken, ganz nach dem Motto «Sehen, staunen und zu verstehen versuchen».

In welchen Bereichen findet der Laser heute Anwendung?

Laser werden vor allem in der Industrie und in der Forschung eingesetzt. Sie spielen eine wichtige Rolle im Alltagsleben. Jeder von uns hat heute – auch wenn er es vielleicht nicht weiss – mehrere Laser zu Hause, in den CD/DVD/Bluray-Lese- und -Brenn-Geräten, im Laserdrucker, im Dokumenten-Scanner. Auch sind die roten Laserstrahlen der Strichcode-Leser in den Supermärkten wohl bekannt. Im Alltagsbereich werden vor allem sogenannte Diodenlaser eingesetzt, die kleiner als ein Stecknadelkopf sind und wenig elektrische Energie verbrauchen. Im Vergleich dazu füllt ein Laser für Fusionsexperimente eine riesige Fabrikhalle.

Im Volk ist vor allem auch bekannt, dass mit Lasern Augen operiert werden können. Wie sehen Sie hier die Entwicklung?

Ein wichtiger, rasch expandierender Anwendungsbereich des Lasers ist die medizinische Diagnostik und Therapie: Viele haben sich schon ihre Augenlinsen «lasern» lassen. Der Laser kann aber auch delikate Operationen im Innern des Auges durchführen. Er kann Tumore erkennen und solche behandeln, er wird in der Schönheitschirurgie, z. B. zur Entfernung von Tätowierungen und unerwünschter Behaarung, und auch in der Zahntechnik eingesetzt. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Überwachung der Luftverschmutzung durch das Aufspüren verschiedener Stoffe durch Laserstrahlung. Nicht mehr wegzudenken ist der Laser in der Telekommunikation. Telefongespräche, Internet-Signale und Fernsehprogramme werden heute immer mehr durch digitale Laserpulse über Glasfasern übertragen. Und die Entwicklung geht immer weiter. Der Laser verspricht Vorstösse in bisher unerreichtes Neuland.

Welche Gefahren können vom Laser ausgehen?

Da hochintensive Laser nicht im Alltag zu finden sind, stellen sie im Allgemeinen kein direktes Gefahrenpotenzial dar. Allerdings sind schon die gängigen Laserpointer relativ gefährlich für die Augen. Blickt man direkt in den Strahl eines solchen Lasers, so tritt etwa die gleiche Lichtleistung (1 Milliwatt) ins Auge, wie bei der direkten Betrachtung der Sonne. Zudem wird der Laserstrahl auf einen kleineren Fleck auf der Netzhaut abgebildet als die Sonne. Hierdurch können bleibende Netzhaut-Schäden entstehen.

Es kommt auch vor, dass Piloten oder etwa Torhüter mit Lasern geblendet werden. Wie gefährlich stufen Sie solche Vorfälle ein?

Wird ein normaler, ein mW starker Laserpointer in den Himmel gerichtet, so hat sein Strahl in einer Höhe von einem Kilometer einen Durchmesser von einem Meter, und in zehn Kilometern Höhe einen solchen von zehn Metern. Die ins Auge eintretende Leistung beträgt dann einige nW (Nanowatt) bzw. einige Hundertstel-nW und ist unschädlich. Es gibt jedoch relativ viele Berichte über Piloten, die beim Landeanflug durch kriminell eingesetzte Laserstrahlen geblendet wurden. Die kurze Distanz und die dabei höchstwahrscheinlich benutzten Laser mit einigen 100 Mal stärkeren Leistung können durchaus eine Gefahr bilden.

Was hat die Uni Freiburg mit Lasern zu tun?

Laser werden an der Uni Freiburg vor allem in der physikalischen, teilweise auch in der chemischen Forschung eingesetzt. Allein am Departement für Physik werden etwa 20 verschiedene Lasersysteme in der angewandten und Grundlagenforschung benutzt. Sie dienen u. a. dazu, neuartige Materialien herzustellen oder das Magnetfeld des Herzens zu kartographieren.

Der Anlass wird in Zusammenarbeit mit der Uni Bern durchgeführt. Weshalb?

Am Institut für Angewandte Physik der Uni Bern werden seit vielen Jahrzehnten Laser entwickelt. Seit einiger Zeit betreiben wir im Rahmen des «LiMat»-Verbunds (Licht und Materie) gemeinsam Forschung. LiMat forscht in den Bereichen Optik, Photonik und Materialwissenschaften, die gleichzeitig drei Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts darstellen. Der Verbund möchte diese sich äusserst gut ergänzenden Kompetenzen zwischen den beiden Unis noch näher zusammenbringen. Ein wichtiges Anliegen von LiMat ist es, eines Tages einen gemeinsamen spezialisierten Master-Studiengang zu realisieren, damit wir uns von den Angeboten der ETHs abheben können. Die «50 Jahre Laser»-Veranstaltung, wie wir sie am Freitag und Samstag durchführen, hat bereits im Frühsommer in Bern mit unserer Mithilfe stattgefunden. Ihr war mit 300 bis 400 Besuchern ein grosser Erfolg beschieden.

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