Als man damit begann, die Natur des Lichts zu erforschen, dachte wohl kaum jemand daran, daß es eines Tages möglich sein würde, mit Licht zu arbeiten, d. h. mit ihm Materialien zu bearbeiten, medizinische Eingriffe durchzuführen, Entfernungen zu messen und dergleichen mehr. Und doch ist die Erfindung des Lasers kein singuläres Ereignis, sondern baut auf den Forschungen der letzten 300 Jahre auf, die 1678 mit Huygens Deutung des Lichts als Welle eine entscheidende Wende nahmen und 1960 über die entsprechenden Arbeiten Einsteins, Heisenbergs und Schrödingers zum ersten Laser führten. Dieses Buch erläutert die Grundlagen des Lasers.
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Einleitung 7
1. Was ist Licht? 9
1.1 Von den Lichtteilchen zu den Lichtwellen 10
1.2 Von den Lichtwellen zu den Lichtkorpuskeln 15
1.3 Das Spektrum einer Lichtquelle 22
2. Die Erzeugung von Licht 24
2.1 Vorstellungen vom Atom 25
2.2 Spontane und induzierte Emission von Licht 28
2.3 Lichtverstärkung durch Inversion! 31
3. Der Laser-Oszillator 33
3.1 Das Rückkopplungsprinzip 34
3.2 Der Laser-Resonator 38
4. Lasersysteme. 40
4.1 Festkörper-Laser 40
4.2 Dioden-Laser 44
4.3 Farbstoff-Laser 52
4.4 Gas-Laser 53
4.5 Plasma-Laser, ein Weg zum Röntgen-Laser 58
4.6 Elektronenstrahl-Laser 62
5. Die besonderen Eigenschaften des Laserlichts 64
5.1 Zeitliche Kohärenz 64
5.2 Örtliche Kohärenz 67
5.3 Die Verteilung der Photonen 69
5.4 Thermisches Licht - Laserlicht 71
5.5 Ultrakurze Lichtimpulse 72
6. Laserlicht als Werkzeug 77
6.1 Materialbearbeitung 77
6.2 Manipulation mit Laserlicht 84
6.3 Kernfusion mit dem Laser 86
6.4 Lasermedizin 89
7. Messen mit Laserlicht 94
7.1 Entfernungsmessungen 94
7.2 Geschwindigkeitsmessungen 99
7.3 Der Laserkreisel 100
7.4 Interferometrie 102
7.5 Spektroskopie, Analytik und Umwelttechnik 104
8. Licht und Information 107
8.1 Nachrichtenübertragung 107
8.2 Datenspeicherung 110
8.3 Dreidimensionale Bilder-Holographie 111
9. Nichtlineare Optik 116
9.1 Lichtausbreitung bei geringen Intensitäten 117
9.2 Erzeugung neuer Lichtfrequenzen 119
9.3 Induzierte Streuung 120
9.4 Ist das Vakuum linear? - Diracs Unterwelt 124
10. Ausblick 127
11. Häufig verwendete Einheiten und Zahlenwerte 129
12. Literatur 130
13. Register 133