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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Gedankenexperiment: "stehender" Laserstrahl im freien Raum


Autor: miri MIRI (Gast)
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Hallo Forum,

ich hatte vor kurzem eine Idee. Man füllt z.B. einen Raum mit Nebel. In 
diesem Raum ist an der Wand und am Boden jeweils ein Laser montiert. 
Diese 2 Laserstrahlen treffen sich in der Mitte des Raumes.
An der Stelle, wo sich die Laserstrahlen treffen (Elektromagn. Welle 
oder Photonen?) sollten ja Summen bzw. Differenzfrequenzen entstehen.

Wenn nun die Frequenz beider Laser so gewählt wird, das die 
Summenfrequenz im sichtbaren Spektrum liegt, sollte doch ab dem 
Schnittpunkt sichtbares Licht entsehen, oder?

Die Frage ist wohl hauptsächlich, ob man hier von el. magn. Wellen oder 
von Photonen ausgehen soll.

bis bald,
miri

Autor: Christoph Budelmann (Firma: Budelmann Elektronik GmbH) (christophbudelmann) Benutzerseite
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Nette Idee, nur stehen die Wellenvektoren meines Erachtens dann 
senkrecht aufeinander, wenn du einen Laser an der Wand, den anderen am 
Boden montierst. Da wird es dann keine Interferenz geben.

Autor: Michael Niegl (bigmike47)
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mal abgesehen davon, dass photonen u el-mag wellen sowieso das gleiche 
sind

Autor: Florian (Gast)
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>mal abgesehen davon, dass photonen u el-mag wellen sowieso das gleiche
>sind

sicher?


Ich denke das es funktionieren würde, wenn man den Winkel (in dem sich 
die Strahlen treffen) spitz oder stumpf genug wählt. Allerdings müsste 
man dann auch die Phasen genau einstellen können.

Autor: Fred (Gast)
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Hi,

die Interferenzen gibt es aber nur, solange sich beide Wellen 
überlagern. Wenn beide Laser senkrecht zueinander ausgerichtet sind, 
dann kommt es nur in dem Punkt (Mathematiker würden mich für diesen 
Ausdruck steinigen) zu Interferenzen und nur da wäre das sichtbare Licht 
vorhanden. Die Laser "gehen" ja durch diesen Punkt durch, "dahinter" 
ist's wieder nur die ursprüngliche Frequenz/Wellenlänge/Farbe.
Man sollte also versuchen, die beiden Laser möglichst auf einen Strahl 
zu bündeln (Halbdurchlässige Spiegel, vgl. Interferometer), damit die 
Interferenzen über einen größeren Raum (Strahl) ausgedehnt werden 
können.
Mal ne andere Frage, was soll's denn werden? Es gibt optische 
Frequenzwandler, mit denen kannste einen Laser auch in der Farbe ändern.
Gruß

Fred

Autor: Timo (Gast)
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@Michael

Ich denke es ist gerade die Besonderheit von Licht, dass das nicht der 
Fall ist?!

Autor: miri MIRI (Gast)
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Danke für die vielen Antworten!

>...dass photonen u el-mag wellen sowieso das gleiche sind
Soweit ich weiß heißt zwischen beiden Formen ein Dualismus, aber 
wirklich gleich ist das (leider) nicht. Physikalisch lässt sich das 
umwandeln nur wie es wirklich ist (falls es in den Fall überhaupt eine 
Wirklichkeit gibt), ist nicht so recht bekannt.

>...Mal ne andere Frage, was soll's denn werden?
Mein Ziel des Gedankenexperimentes wäre es ja genau nur einen sichtbaren 
Punkt zu erzeugen. Durch eine wirklich hochpräzise Ablenkung müsste es 
dann theoretisch (also rein Gedanklich ;) ) möglich sein 3-Dimensionale 
Figuren frei schwebend in den Raum zu zeichnen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Das ganze funktioniert aber auf einem anderen weg (habe ich irgendwo mal 
gelesen): Ein IR Laser scannt die ganzen Staubpartikel ein, und sobald 
ein Partikel an einer passenden Position ist, wird dieses von einem 
sichbaren Laser angeleuchtet.

Autor: Null (Gast)
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Das Mischen von Licht benoetigt Substanz. Ein Nebel ist etwas wenig denk 
ich. Ueblicherweise nimmt man da Festkoerper, dh Kristalle. Deren 
Umwandlungseffizient ist eh klein, proportional zur Intensitaet im 
Quadat und  entweder proportional zur Laenge oder zur Laenge im Quadrat. 
Dh. Man fokussiert in den Kristall und die beiden Strahlen muessen 
moeglichst Colinear sein, sicher nicht senkrecht zueinander. Die 
Summenfrequenz kommt dann in der Winkelhalbierenden raus. Mit KTP hab 
ich das gesehen, da kommt Gruen raus. Das setup ist aber auf einem 
[optischen-] Tisch mit viel einstellen. Die Polarisation der beiden 
strahlen muss natuerlich dieselbe sein, sonst ist nichts.

Autor: ??? (Gast)
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Also wenn zwei unsichtbare Laser aufeinander treffen, gibt das aufgrund 
der Interferenz noch lange kein sichtbares Licht! Interferenzbilder 
haben ja auch immer nur die eine Farbe des Lasers!

Autor: Matthias (Gast)
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Das geht aber nicht. Sobald du zwei Laser hast, sind diese nicht mehr 
identisch in der Wellenlänge (auch wenns nur Bruchteile sind..)
Und selbst wenn du identische WL hättest und diese Laserstrahlen 
gegeneinanderlaufen lässt (einen von Decke nach unten, anderen nach 
oben)
Dann gibt es Interferenzen nicht nur dort, wo sie sich "treffen"..
DIe Strahlen "treffen" sich auf der gesamten Länge des Strahles 
(optimale Ausrichtung vorausgesetzt) und interferieren dort somit auch.
Also falls die Wellenlägen absolut identisch wären hättest du auf der 
gesamten Länge eine Auslöschung/Verstärkung, oder was dazwischen..

Autor: Michael Niegl (bigmike47)
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gut, wenn wir schon genau sein wollen: das photon ist das teilchen, das 
die elektromagnetische wechselwirkung (also auch licht) überträgt. für 
die schwache wechselwirkung sind das zb w- und z-boson. wie jedes andere 
teilchen hat es aber auch gleichzeitig wellencharakter (also auch zb 
elektron u proton, für näheres bitte monsieur de broglie befragen). die 
einzige besonderheit die dem photon noch zuteil wird, ist, dass es 
masselos ist (was alle anderen bosonen nicht sind), weshalb sich auch 
das licht mit lichtgeschwindigkeit bewegen kann. hoffe, jetzt sind alle 
zufrieden.

Autor: Reinhard B. (brainstorm)
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Klingt zwar interessant, aber auf diese Art und Weise kanns glaub ich 
nicht gehen. Wieso sollten bei Überlagerung von 2 Laserstrahlen neue 
Frequenzen im Spektrum entstehen?

mfg
Reinhard

Autor: Null (Gast)
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Interferenz und Mischen sind zwei verschiedene Dinge. Eine neue Farbe 
entsteht nur durch mischen, nicht durch interferenz.

Autor: yalu (Gast)
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Durch Addition zweier Schwingungen entstehen keine neuen Frequenzen,
weder bei elektrischen Signalen noch bei Schall- noch bei Lichtwellen.

Neue Frequenzen entstehen hingegen bei der Multiplikation von
Schwingungen oder auch bei der Addition, wenn man auf die Summe eine
nichtlineare Funktion (z. B. die Betragsfunktion) anwendet. Das geht
bei elektrischen Signalen und wird in jedem Radioempfänger so gemacht.

Ich habe aber keine Ahnung, wie eine Multiplikation oder die
Betragsfunktion für Wellen (Licht oder Schall) realisiert werden
könnte.

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