Warum ist Laserlicht gefährlich?

[beatfreak]

Hallo!

Ich weiß mittlerweile, dass man nicht in einen Laser sehen sollte, egal wie stark dieser ist. Ich kenne die Laserschutzklassen, und ich weiß, dass ich mit einer 50W-Glühlampe nicht mal meinen Flur hell bekomme, mit einem 50W-Laser jedoch meinen Flur desinfizieren könnte. <img src="/images/graemlins/wink.gif" alt="" />

Wer kann mir erklären, warum das so ist? Liegt es daran, dass es sich dabei im paralleles Licht handelt? Einfach mal so aus Neugier in den Raum geworfen ...

Danke!

[mooseman]

ich weiß, dass ich mit einer 50W-Glühlampe nicht mal meinen Flur hell bekomme, mit einem 50W-Laser jedoch meinen Flur desinfizieren könnte. <img src="/images/graemlins/wink.gif" alt="" />

Klar. Bei der "Birne" sind die 50W die Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz. Beim Laser reden wir ja von der tatsächlichen Lichtleistung. Diese dürfte bei einer normalen Glühlampe bei rund 6% der angegebenen Leistung liegen. Im Beispiel der 50W-Latüchte wären das dann nur noch 3W.

Das kann man aber trotzdem nicht mit einem Laser mit 3W Leistung vergleichen, denn die Lampe streut ja das Licht in "alle" Richtungen, während der Laser einen mehr oder weniger dünnen und extrem gleichgerichteten Strahl produziert

Wer kann mir erklären, warum das so ist? Liegt es daran, dass es sich dabei im paralleles Licht handelt? Einfach mal so aus Neugier in den Raum geworfen ...

Beim Laser hast Du eine extrem hohe Energiedichte. Selbst ein "bißchen" vom Strahl hat ein dermaßen hohes Energiepotential, daß das Auge oder sogar die Haut geschädigt werden kann.


Beispiel:
Du hast eine Sammellinse ("Lupe") mit 5cm Durchmesser und eine Schablone mit einem ausgeschnittenen Kreis von 5cm Durchmesser.

Hältst Du die Schablone so über die Haut, daß die Sonne einen 5cm großen "Lichtfleck" erzeugt, spürst Du normalerweise keine nenneswerte oder nur leichte Erwärmung.

Setzt Du nun die Linse in das Loch, trifft Dich noch die selbe Energiemenge, aber durch die Linse wird das Licht so gebündelt, daß ein kleiner, sehr heißer Punkt entsteht. --> *Aua!* <img src="/images/graemlins/smile.gif" alt="" />

Im Gegensatz zum Laser hast Du bei der Linse nur einen kleinen Punkt im Fokus. Aber ich denke, daß das Prinzip klargeworden ist. Die Energiedichte spielt eine sehr große Rolle!

Korrekturen und Ergänzungen erwünscht!

[john]

Hi,

tatsächlich bekommst du aber mit einem 50 Watt Laser deinen Flur nicht heller als mit einer 50 Watt Glühlampe. Die abgegebene Lichtleistung beträgt in beiden Fällen 50 Watt.
Der Unterschied liegt jedoch in der Fläche, auf die die 50 Watt verteilt sind. Ich glaube, man spricht hier von der Leistungsdichte.
Wenn du deine 50 Watt Lampe einschaltest, werde die 50 Watt vom Ursprungspunkt aus strahlenförmig in alle Richtungen abgestrahlt. Die Fläche, auf die du die 50 Watt verteilst, kannst du selbst berechnen.
Bei einem Laser werden die 50 Watt als paralleler Strahl mit einem sehr kleinen Durchmesser abgegeben. Entsprechend der extrem kleineren Fläche hast du eine wesentlich größere Leistungsdichte. Der Effekt ist der gleiche, als wenn du Licht mit einer Lupe bündelst. Normales Sonnenlicht ist fürs Auge relativ ungefährlich. Vergrößerst du die Leistungsdichte, indem du z.B. eine Lupe verwendest und das Sonnelicht fokussierst, wirds gefährlich. Die Leistung pro Fläche wurde erhöht.
Beim Laser hast du von "Natur aus" diesen Effekt der hohen Leistung auf geringer Fläche. In einem einschlägig bekannten Laserbuch wurde mal der Vergleich angestellt und behauptet, daß bereits 1mW bei einem Durchmesser von 1mm die gleiche Leistungsdichte (=Gefahr fürs Auge) wie die Sonnenstrahlung aufweist.

Gruß

John

PS: Björn und ich haben wohl beide Mittagspause und haben parallel geschrieben wobei er ne Minute eher fertig war...ich lasse es trotzdem stehen...

[da2001]

Bin mir nicht sicher korrigiert mich wenn es falsch ist..
Aber ich denke mal deine 50W Glühlampe strahlt in nem winkel von 360° Ihre 50W aus.. d.h. bei dir am Auto kommt nur wenig Leistung an...
Ein Laser strahlt diese Wärme und das Licht auf einem Strahl von d= ~1mm aus..
Wenn du ein Laser durch eine Optik schickst, um den Lichtkegel von dem Laser wieder vergrößern würdest, sinkt die Leistung auch ab..

Also.. so erklär ich mir das... wäre für mich Logisch.. aber wie gesagt.. verbessert mich wenn ich falsch liege...

Edit : LOL.. wir haben gerade alle zur gleichen Zeit geschrieben <img src="/images/graemlins/wink.gif" alt="" />

[mooseman]

@John: Also wären unsere beiden Postings nicht zeitgleich entstanden... <img src="/images/graemlins/laugh.gif" alt="" />

[funkydoctor]

Jetzt gebe ich meinen Senf auch noch dazu ab:

Das ist jetzt eine Mischung aus Johns und Björns Aussage: Die 50W Glühbirne produziert wirklich 50W, aber nur ca. 6% im sichtbaren Bereich. Der Rest hauptsächlich in Infrarot...

Grüße,
Tobi

[da2001]

Jetzt gebe ich meinen Senf auch noch dazu ab:

Das ist jetzt eine Mischung aus Johns und Björns Aussage: Die 50W Glühbirne produziert wirklich 50W, aber nur ca. 6% im sichtbaren Bereich. Der Rest hauptsächlich in Infrarot...

Grüße,
Tobi

Ich heiße zwar auch Björn, aber ich verstehe schon wen du meinst <img src="/images/graemlins/wink.gif" alt="" />..
Naja.. ausserdem ist das meinste der 50W wäre-Energie..

Gruss
Björn

[eckat]

Stimmt. Laser, zumindest weiss ich das von Gaslasern, können mittlerweile eine Leitung von 250 MW/cm² bringen. Also Leistung pro Auftrittfläche ist wohl wichtig.

CU Eckat

[Dr. Burne]

Hallo,

Die Lampe gibt 50W an Strahlung ab, das ist klar.
Die Gefährlioche Strahlung für das Auge, hier im Normalfall die Netzhaut ist von etwa 300-1500nm gefährdet, daher fällt ein Großteil der IR Strahlung heraus, da diese auf die Hornhaut wirkt und dort nicht fokussiert ist.

Im Normalfall kommen nur etwa 25% auf der netzthaut an.

Gruß Stefan

[ekkard]

Richtig an all den Antworten ist folgendes:

Eine 50W-Glühlampe liefert relativ wenig sichtbares Licht. Dieses wird auch noch in alle Raumrichtungen verteilt. Ferner ist die lichtabstrahlende Fläche, selbst bei nacktem Glühfaden, vergleichsweise groß und die Lichtstrahlung ist ungeordnet, d.h. die Kohärenzlänge sehr klein. Die Kohärenzlänge entscheidet darüber über welche Distanz Wellenzüge zu (konstruktiver) Interferenz in der Lage sind. Dies wiederum verbessert die Abbildung.

Im Gegensatz zur Glühlampe betrachtet man beim Laser die optische Leistung direkt. Die Strahlung verteilt sich auf eine (u.U. sehr kleine) Fläche. Die Quellengröße ist im Laser extrem klein und die Kohärenzlänge extrem groß. Beides führt bei einer Linse (im Auge) dazu, dass die Strahlung auf eine winzige Fläche auf der Netzhaut abgebildet werden kann.
Die für die Gefährdung wichtige physikalische Größe ist die (Netzhaut-) Bestrahlungsstärke in W/m².

Die Pupille schneidet aus der Strahlung einer nackten Glühlampe (Klarglas) in 2,5 m Abstand von den rund 1,5 W der abgegebenenm, sichtbaren Lichtleistung einen Teil von rund 0,7 µW heraus und bildet den auf der Netzhaut ab. Das Netzhautbild eines 3 cm langen und 1 mm dicken Glühfadens hat auf der Netzhaut in 2,5 m Abstand (f=32mm) ein Bild mit der Länge von 0,4 mm und eine Breite von 0,013 mm. Also ergibt sich eine Netzhautbestrahlungsstärke von 0,7µW/(0,4mm*0,013mm)=142 W/m². (Ganz ungefährliche ist auch das nicht!)

Nehmen wir jetzt einen 1.5-W-Laser her.
In 2.5 m Abstand haben Showstrahlen Durchmesser, die einer Fläche von ca. 1 cm² entsprechen. Davon fallen in eine auf Dunkelheit adaptierten Pupille (7mm Durchmesser) 0.6 W. Die Quellgröße eines guten Lasers liegt bei einem Quellendurchmesser von 0,15 mm. In 2,5 m Abstand wird daraus eine Netzhautbild von 1.9µm Durchmesser. Tatsächlich sind es durch Beugungsbegrenzung etwa 10 µm, was einer Fläche von 7.9x10^-11 m² entspricht. Dadurch erzeugt dieser Laser in diesem Abstand eine Netzhautbestrahlungsstärke von sensationellen 0.6W/7.9E-11 = 7.6x10^9 W/m², das sind rund 8 Gigawatt/Quadratmeter. Das hält keine Netzhautzelle aus!

[beatfreak]

Beeindruckende Rechnung Ekkard. So in Zahlen klingt das wirklich ziemlich heftig. Danke an Dich und alle anderen, die sich beteiligt haben. <img src="/images/graemlins/smile.gif" alt="" />

cu
BF