hiro/fpraktikum
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GL/protokoll/protokoll.tex
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@ -1,7 +1,7 @@
\documentclass[slug=GL, room=HZDR\ Dresden/Rossendorf\,\ Geb.\ 620/123, supervisor=Martin\ Rehwald;\, Tim\ Ziegler]{../../Lab_Report_LaTeX/lab_report}
\title{Gaslaser}
\author{Olli, Valentin Boettcher}
\author{Oliver Matthes, Valentin Boettcher}
\usepackage[version=4]{mhchem}
\usepackage{todonotes}
\graphicspath{ {figs/} }
@ -14,21 +14,21 @@
\section{Einleitung}%
\label{sec:intro}
Der \laser{} ist seit seiner Erfindung in den 19690iger Jahren in der
modernen Physik zu einem Standardwerkzeug geworden. Unter anderem
kann ein Laserstrahl zur Erzeugung von sehr Tiefen Temparaturen
(Untersuchung von Quanten Effekten, Bose-Einstein Kondensation), zur
Der \laser{} ist seit seiner Erfindung in den 1960er Jahren in der
modernen Physik zu einem Standardwerkzeug geworden. Unter anderem
kann ein Laserstrahl zur Erzeugung von sehr tiefen Temperaturen
(Untersuchung von Quanteneffekten, Bose-Einstein Kondensation), zur
Erzeugung und Untersuchung von Schockwellen und zur Beschleunigung von
Elementarteilchen genutzt werden.
\todo{erlautern} Auch in der Technik gibt findet der \laser{} aufgrund
der hohen koh\"arenz und intensit\"t des emmitierten Lichtstrahls
\todo{erlautern} Auch in der Technik findet der \laser{} aufgrund
der hohen Koh\"arenz und Intensit\"t des emmitierten Lichtstrahls
vielfach Anwendung. So hat man allt\"aglich mit auf Lasertechnologie
basierenden Barcode Scannern und CD-Spielern zu tun. Auch die moderne
Telekommunikationstechnik um das Internet nutzt \laser{} zur
Daten\"ubertragung.
Zum n\"aheren Verst\"andnis sollte zun\"achst das Acronym \laser{}
Zum n\"aheren Verst\"andnis sollte zun\"achst das Akronym \laser{}
gekl\"art werden.
\begin{acro}[Laser]
@ -36,17 +36,17 @@ gekl\"art werden.
\end{acro}
Dementsprechend verst\"arkt ein \laser{} also Licht durch Stimulierte
Eimmision. Da die Stimulierte Emission von Strahlung ein Photon in
Emmision. Da die Stimulierte Emission von Strahlung ein Photon in
allen seinen Eigenschaften kopiert, wird im Allgemeinen koh\"arentes
und bedingt durch die Verst\"arkung sehr intesieves Licht erzeugt.
und bedingt durch die Verst\"arkung sehr intesives Licht erzeugt.
Der grundlegende Aufbau eines Lasers ist erstaunlich einfach. So
besteht ein Laser aus:
\begin{enumerate}
\item einem aktiven Medium (Gase, Festk\"rper)
\item einem optischen Resonator (meist rotationssymetrische, sph\"arische Spiegel)
\item einer ``Energiepumpe'' (Lichblitze, Elektronenst\"osse)
\item einem optischen Resonator (meist rotationssymmetrische, sph\"arische Spiegel)
\item einer ``Energiepumpe'' (Lichtblitze, Elektronenst\"osse)
\end{enumerate}
\begin{figure}[H]\centering\label{fig:aufb}
@ -56,8 +56,8 @@ besteht ein Laser aus:
Die Energiepumpe erzeugt im aktiven Medium eine
Ungleichgewichtsbesetzung von Energiniveaus, die die induzierte
Emission beg\"unstigt. Die Photonen Oszilieren im Resonator mehrfach
und werden bei jedem Durchlauf verst\"arkt werden, bis sie den
Emission beg\"unstigt. Die Photonen oszillieren im Resonator mehrfach
und werden bei jedem Durchlauf verst\"arkt, bis sie den
Resonator verlassen.
\section{Theoretische Grundlagen}%
@ -66,7 +66,7 @@ Resonator verlassen.
\subsection{Besetzungsinversion und Laserbedingung}%
\label{sec:inv}
Die Elektronen in Atomen nehmen nach der Quantenmechanik nur Diskrete
Die Elektronen in Atomen nehmen nach der Quantenmechanik nur diskrete
Energien an. Wenn ein Elektron seinen Zustand wechselt, wird bei
diesem \"Ubergang Licht emmitiert oder absorbiert wobei f\"ur die
Energien \(E_i\) und die Frequenz des beteiligten Photons \(\nu\) gilt:
@ -81,14 +81,14 @@ Es gibt drei Prozesse, die nun die Anzahl der Atome im Grundzustand
\begin{description}
\item[Absorbtion] Ein photon wird von einem Atom absorbiert, welches
dementsprechend angeregt wird. Die h\"aufigkeit dieses Prozesses ist
dementsprechend angeregt wird. Die H\"aufigkeit dieses Prozesses ist
proportional zur spektralen Energiedichte.
\item[Spontane Emission] Ein angeregtes Atom geht in einen tieferen
Zustand \"uber und sendet ein Photon aus. Dieser Prozess ist
unabh\"angig von der umgebenden spektralen Energiedichte.
\item[Stimulierte Emission] Das Atom wird von einem passenden Photon
zur Emmission eines zweiten, identischen Photons angeregt und geht
in einen tieferen Zustand \"uber. Die h\"aufigkeit dieses Prozesses ist
in einen tieferen Zustand \"uber. Die H\"aufigkeit dieses Prozesses ist
proportional zur spektralen Energiedichte.
\end{description}
@ -99,7 +99,7 @@ Verst\"arkung auftreten kann, da die Warscheinlichkeit f\"ur Absorbion
und Stimulierte Emmision gleich, sowie immer mehr Teilchen im
Grundzustand als im angeregten Zustand sind.
F\"ur die Photonenzahldichte \(q\) gillt mit der spektralen
F\"ur die Photonenzahldichte \(q\) gilt mit der spektralen
Energiedichte \(\rho(\nu)\) und dem Einsteinkoeffizienten f\"ur
Stimulierte Emission und unter Vernachl\"assigung der spontanen
Emission: