Wir bauen einen Stickstoff-Laser

Der Laser besteht aus einem Plattenkondensator, dessen obere Platte durch einen schmalen Spalt geteilt ist. Die beiden Plattenhälften sind jedoch durch eine Spule mit geringem ohmschen Widerstand verbunden (20 Windungen über Bleistift), so dass sie beim Laden des Kondensators auf demselben Potential liegen. Ist eine hinreichend hohe Spannung erreicht, so wird eine Plattenhälfte über eine Funkenstrecke entladen. Die Verbindungsspule stellt bei dieser plötzlichen Entladung einen grossen Widerstand dar, so dass sich zwischen den Plattenhälften eine hohe Spannung aufbaut. Diese Spannung verursacht nun eine Funkenbildung längs des Spalts, der die Plattenhälften trennt. Durch diese Funken werden Stickstoffmoleküle der Luft angeregt, Laserimpulse mit einer Wellenlänge von 337,1 nm (UV) auszusenden.

Der Laserstrahl entsteht zwischen den Schneiden. Die Aluminiumfolien sind blau, das isolierende Dielektrikum (Kopierfolie) grau angedeutet.


Versuchsdurchführung:

Auf eine Glasplatte legen wir ein 25 cm x 45 cm grosses Stück Aluminiumfolie. Das ist die Erdplatte unseres Kondensators. Als Dielektrikum verwenden wir Kopierfolie(!). Auf die Kopierfolie werden dann zwei Aluminiumfolienstücke der Grösse 15 cm x 25 cm gelegt, zwischen denen eine 1 - 2 cm breite Lücke freigelassen wird. Das ist die zweigeteilte Hochspannungsplatte des Kondensators.




Zwei möglichst lange Imbusschlüssel ergeben die Funkenstrecke (siehe Bild) mit der wichtigen Schneidenform.

Bei einem Schneidenabstand von 1,5 mm erhält man deutliche Laserimpulse.

Die Wellenlänge des Lichts, das der Stickstofflaser erzeugt, liegt im ultravioletten Teil des elektromagnetischen Spektrums. Trotzdem kann man die Strahlung leicht nachweisen. Am einfachsten geht das mit einem Blatt gebleichten Papiers. Der Laserimpuls erzeugt auf diesem Papier ein intensives blaues Leuchten (siehe Bild unten).

Anstatt durch Fluoreszenz kann der Laserimpuls auch durch Phosphoreszenz nachgewiesen werden. Eine mit Leuchtfarbe bestrichene Schicht wird als Schirm verwendet.

Die primäre Funkenstrecke lässt sich sehr zweckmässig gemäss nebenstehendem Bild verwirklichen (Rundmuttern). Die Münzen verhindern das Einbrennen von Löchern in die Alu-Folie.

Vorsicht beim Experimentieren mit diesem ultravioleten Licht!