Licht, was ist das?

Um überhaupt zu verstehen, was ein Laser ist, muß man zuerst einmal überlegen: ``Was ist eigentlich Licht¿` Licht wird in der Physik je nach Betrachtungsweise als Teilchen ( Quant) oder als elektromagnetische Welle gesehen, da es beide Charakteristika besitzt. Im folgenden wollen wir uns mit Licht als Welle beschäftigen.
Eine elektromagnetische Welle kann und wird im Laser von negativ geladenen Elektronen erzeugt, die um den positiv geladenenen Atomkern kreisen. Diese Ladungen wirken auf das elektromagnetische Feld wie ein pulsierender Strom, was man mathematisch als Projektion eines sich auf einem Kreis bewegenden Punktes beschreiben kann.

Abbildung: Zwei Sinuswellen mit verschiedenen Phasenwinkel

Bei einer gewöhnliche Lampe, wie sie auch der Laser bei schwachen Pumpen ( siehe später) ist, senden sehr viele Atome gleichzeitig, aber mit verschiedenen Phasenwinkeln $\Phi$ (siehe Abbildung 1), weshalb sich die verschiedenen Wellenzüge überlagern. Die Kohärenzzeit dieser Emissionen ist ungefähr $10^{-11}$s, deshalb nennt man es inkohärentes Licht. Beim Laser nun springt die Kohährenzzeit in einer scharfen Übergangszone durch verstärktes Pumpen von der mikroskopischen Größenordnung in die makroskopischen von etwa 1s. Dies bedeutet, daß die Wellenberge aufeinander fallen, woraus wiederum folgt, daß die Elektronen der einzelnen Atome alle den gleichen Phasenwinkel besitzen. Der Laser erreicht also trotz der mikroskopischen Größe der Atome einen makroskopischen Ordnungszustand. Nun muß sich einen die Frage aufdrängen: ``Wie kann man die Bewegungen der einzelnen Elektronen synchronisieren¿` Hierbei wird sich herausstellen, daß der Laser dies unter bestimmten Umständen selbst durchführt.