Der Laser wurde heute vor 60 Jahren erfunden

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EINAls Theodore Maiman und sein Assistent Charles Asawa am 16. Mai 1960 einen verspiegelten Rubinkristall mit einer hellen Blitzlampe beleuchteten, machten sie eine bahnbrechende Entdeckung. Der zwei Zentimeter lange Rubinstab strahlte im Takt der Blitzlampe leuchtend rote Lichtimpulse aus. Maiman wusste sofort, was das bedeutete: Er, der Außenseiter, an den viele nicht geglaubt hatten, hatte den ersten funktionellen Laser gebaut, die Lichtquelle, die jetzt alle Lebensbereiche von der Medizin über die Telekommunikation bis hin zur Unterhaltungselektronik und industriellen Fertigung abdeckt . Mittlerweile gibt es Laser für nahezu jede Wellenlänge – vom infraroten und sichtbaren bis zum ultravioletten Spektralbereich.

Eine Erfindung liegt in der Luft

Die Erfindung des Lasers war schon lange in Arbeit. Albert Einstein hatte bereits 1917 eine wichtige Voraussetzung geschaffen. Damals stellte der brillante Physiker fest, dass Atome zur Emission von Lichtquanten angeregt werden können, wenn sie zuvor ein Photon der entsprechenden Wellenlänge absorbieren. Die emittierte Strahlung wäre dann monochrom, in einer definierten Richtung und mit schmalem Strahl emittiert. Seit Jahrzehnten versuchen Forscher vergeblich, die Wirkung der von Einstein vorhergesagten stimulierten Emission nachzuweisen. Der Weg wurde schließlich durch die Mikrowellentechnologie geebnet, die sich aus der Radar- und Hochfrequenztechnologie des Zweiten Weltkriegs entwickelte. Nach 1945 lag der Schwerpunkt – insbesondere in den USA und der Sowjetunion – auf der Erzeugung und Verstärkung von Strahlung im Mikrometerbereich.

1951 entwickelte der Physiker Charles Townes von der Columbia University in New York einen Apparat, mit dem Mikrowellen erzeugt und verstärkt werden können. Die Vorrichtung bestand aus einem Hohlraum, durch den ein Strahl von Ammoniakmolekülen geleitet wurde. Wenn ein Molekül versehentlich eine Mikrowelle emittierte, wurde es im Resonator hin und her reflektiert. Wenn die Welle andere Moleküle traf, stimulierte sie sie, auch Mikrowellen derselben Frequenz zu emittieren. Das Ergebnis war ein Lawineneffekt, der zur Intensivierung der Mikrowellenstrahlung führte. Townes hatte Einsteins Idee der stimulierten Emission mit seinem Mikrowellenverstärker verwirklicht. Townes nannte sein Gerät daher kurz „Maser“, ein Akronym für Mikrowellenverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission. Wenn die Mikrowelle von dem Hohlraum entkoppelt war, wurde ein kontinuierlicher monochromatischer Mikrowellenstrahl erhalten.

Der Erfindung folgte bald der Wunsch, eine Wurzel für Infrarot und sichtbares Licht zu entwickeln. Der Name des Geräts – „Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission“, kurz Laser – war bereits klar, bevor Townes und sein Schwager Arthur Schalow von den Bell Laboratories in Murray Hill ein entsprechendes Konzept für den Laser entwickelten In der Sowjetunion arbeiteten die Physiker Aleksandr Prokhorov und Nikolay Bassov vom Lebedev-Institut für Physik in Moskau fast zeitgleich daran, das Prinzip der Masern auf das optische Feld zu übertragen. Der Wettlauf um den Bau des ersten Lasers, an dem viele renommierte Institute und Unternehmen teilnahmen, hatte begonnen.

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