Lichtstrahl
Lichtstrahl (anglizistisch auch Laserstrahl) ist eine elektromagnetische Welle aus gebündeltem Licht als Ergebnis der Physik. Die Strahlen (intensives, gerichtetes und kohärentes Licht nur eines kleinen Wellenlängenbereichs) gehen von einem Lichtstrahlgerät (anglizistisch auch Laser) aus und haben zahllose Anwendungsmöglichkeiten in Technik und Forschung sowie im täglichen Leben, vom einfachen Lichtzeiger (z. B. bei Präsentationen; engl.: Laserpointer) über Entfernungsmeßgeräte, Schneid- und Schweißwerkzeuge bis hin zu verschiedene Lichtstrahlgeräten im medizinischen Alltag. Auch Musik-Kompaktscheiben werden mit einem Lichtstrahl abgetastet und somit gelesen.
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Lichtstrahlgerät
Ein Lichtstrahlgerät stellt eine Anordnung dar, um einen Lichtstrahl zu erzeugen, dessen Photonen sich durch gleiche Frequenz, Phase (zusammen: Kohärenz bzw. Kohärente Strahlung = elektromagnetische Welle) und Polarisation auszeichnen. Die nutzbare Strahlung wird aus dem Strahlungsfeld des Resonators zum Beispiel durch teildurchlässige Spiegel ausgekoppelt.
Medizin
In der Allgemeinmedizin wird der Lichtstrahl hauptsächlich in der Diagnose eingesetzt, z. B. bei der Messung von Blutstrom und -zirkulation. Es existieren auch Geräte für die Kaltlichtstrahltherapie (anglizistisch Low-Level-Lasertherapie) zur Wund- und Schmerzbehandlung. In der Chirurgie, Gefäßchirurgie und Phlebologie werden Lichtstrahlen hauptsächlich im Bereich Endoskopie oder als Lichtskalpell eingesetzt.
Lichtstrahltechnik im All
Die Umlaufbahn der Erde ist voller Schrott, der eine große Gefahr bedeutet. Deutsche Forscher aus Stuttgart gaben Ende 2013 bekannt, daß sie mit der neuen Technik den Weltraumschrott und Trümmerteilchen vermessen (die Partikel werden anstrahlt, Meßstationen auf der Erde erfassen zurückgestrahlte Photonen, also Lichtteilchen), später mit einem Hochleistungslichtstrahl zerschießen und somit reduzieren wollen. Die Geschwindigkeit müsse mit der Kraft des Lichtstrahles so stark verringert werden, daß die angestrahlten Teile in die Erdatmosphäre sinken, wo sie dann verglühen.
Zukünftige Raumtransportsysteme in den Weltraum könnten durch die Nutzung von Licht ohne Triebwerke und Treibstoff an Bord auskommen, d. h. die Nutzlast könnte auf einem Lichtstrahl in das Weltall reiten.[1]
Lichtzeitalter
Ebenso sollen um 2030 Lichtstrahlkanonen ballistische Raketen abfangen können, um somit das Lichtzeitalter bzw. das „Zeitalter der elektromagnetischen Wellen“ einzuläuten.[2] Glasfaser, Lichtstrahltechnik, Holographie, Solartechnologie, optische Rechner, Biotechnologien, Gentechnologie und die Nanotechnologie weisen alle auf Anwendungsfelder, bei denen mikroskopische und lichtorientierte Technologien eine neue Synthese bilden.
Nach Angaben von Wissenschaftlern Anfang 2013 nutzten sie einen Lichtstrahl, um mikroskopisch kleine Objekte in Richtung der Lichtquelle zu ziehen. Größere Objekte ließen sich damit aber nicht bewegen. Der „Traktorstrahl“ könne einzelne Partikel sehr trennscharf auswählen. Das wiederum könne genutzt werden, um bestimmte Partikel abzutrennen, zum Beispiel weiße Blutkörperchen. Die Forscher machten sich dabei die Idee zunutze, den sogenannten Strahlungsdruck des Lichts umzukehren.[3]
Laser
Im Englischen wird der Begriff „Laser“ als Akronym aus „Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation“ („Licht-Verstärkung durch angeregte Aussendung von Strahlung“) verwendet.
Albert Einstein beschrieb bereits 1916 die stimulierte Emission (Aussendung eines Photons, wenn sie nicht spontan erfolgt, sondern durch ein anderes Photon ausgelöst wird) als eine Umkehrung der Absorption. 1928 gelang Rudolf Ladenburg der experimentelle Nachweis. Danach wurde lange gerätselt, ob der Effekt zur Verstärkung des Lichtfeldes benutzt werden könnte, da zum Erreichen der Verstärkung eine Besetzungsinversion eintreten mußte. Diese ist aber in einem stabilen Zweiniveausystem unmöglich. Zunächst wurde ein Dreiniveausystem in Betracht gezogen, und die Rechnungen ergaben eine Stabilität für Strahlung im Mikrowellenbereich, 1954 realisiert im Maser von Charles H. Townes, der Mikrowellenstrahlung aussendet. Das erste Lichtstrahlgerät wurde von Theodore Maiman am 16. Mai 1960 fertiggestellt.
