Warum mögen Astronomen grüne Laserpointer? [geschlossen]

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Wenn ich in Astronomienächten für die Öffentlichkeit im örtlichen Observatorium war, benutzten sie immer grüne Laser, um darauf hinzuweisen.

Warum werden grüne Laser so bevorzugt?

Was ist los mit roten Lasern? (Welche scheinen billiger und leichter verfügbar.)

abelenky
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Ich würde vermuten, dass das menschliche Auge bei schlechten Lichtverhältnissen besser grün als rot sieht. Obwohl der Zeigergebrauch einiger lokaler Astronomen nicht gerade ein Beweis dafür ist, dass sie alle Grün bevorzugen.
Zibadawa Timmy
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@zibadawatimmy - das ist die kürzeste und beste Antwort. Grüne Laser sind bei nicht gefährlichen Leistungen gut sichtbar. Ein roter oder blauer Laser würde viel mehr Leistung erfordern, um so sichtbar wie grün zu sein, und je mehr Leistung Sie in den Strahl einbringen, desto leichter können Dinge schief gehen. Das ist alles dazu.
Florin Andrei
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Diese Frage ist nicht über Astronomie
Walter
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Aus den FAQ : "Der Zweck dieser Website ist es, Antworten auf Expertenebene auf Fragen zu geben: Einrichten, Verwenden und
Warten
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@Walter Es tut mir leid, aber zu sagen, dass dies kein Thema ist, ist wie eine Frage zu stellen, wie ein Bayer-Objektiv funktioniert, ist nicht zum Thema. Ein grüner Laserpointer ist ein Teil des astronomischen Kits, und Fragen dazu sollten zugelassen werden.
Beta-Zerfall

Antworten:

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Meist werden Allzweck-Laserpointer verwendet, um Dinge auf kleinere Entfernungen zu richten, z. Diagramme oder Gleichungen in Powerpoint-Präsentationen, daher ist die Leistung solcher Laserpointer in einigen Regionen auf 5 mW (Klasse 3A oder IIIa) oder 10 mW begrenzt. Aufgrund der geringen Leistung und der kleinen Apertur von Laserpointern können Sie sie nur dort sehen, wo sie auf eine Oberfläche treffen, wenn Sie sie durch den leeren Raum richten.

Um Sterne / Planeten wie im Astronomie-Club während Beobachtungssitzungen zu zeigen, sind diese Laserpointer mit geringer Leistung nicht nützlich, da es keine Oberfläche gibt, auf die der Strahl treffen kann und Sie den Punkt sehen können.

Einige leistungsstärkere Laserpointer projizieren einen sichtbaren Strahl durch Streuung von Staubpartikeln oder Wassertröpfchen entlang des Strahlengangs. Laser mit höherer Leistung (Klasse 3B oder IIIb: mehr als 5 mW) und Laser mit höherer Frequenz (grün oder blau) können aufgrund der "Rayleigh-Streuung" von Luftmolekülen einen Strahl erzeugen, der auch in sauberer Luft sichtbar ist, insbesondere bei mäßiger Betrachtung - schwach beleuchtete Bedingungen. Die starke Wellenlängenabhängigkeit der Streuung (~ λ ^ −4) bedeutet, dass kürzere (grün & blau) Wellenlängen stärker gestreut werden als längere (rot) Wellenlängen.

[Rayleigh-Streuung ist hauptsächlich die elastische Streuung (in Kollision) von Licht oder anderer elektromagnetischer Strahlung durch Teilchen, die viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind. Rayleigh-Streuung resultiert aus der elektrischen Polarisierbarkeit der Teilchen (lokale Trennung positiver und negativer Ladungen durch geringen Abstand innerhalb des Atoms, dh vorübergehende Trennung des Zentrums der positiven Ladung und des Zentrums der negativen Ladung). Das oszillierende elektrische Feld einer Lichtwelle wirkt auf die Ladungen innerhalb eines Teilchens und bewirkt, dass sie sich mit derselben Frequenz bewegen (daher die grüne Farbe). Das Teilchen wird daher zu einem kleinen strahlenden Dipol (oder kleinen Lichtquellen), dessen Strahlung wir als gestreutes Licht sehen (der Strahl, der vom Zeiger zum Stern zeigt). ]]

Die Intensität einer solchen Streuung nimmt zu, wenn diese Strahlen aus Winkeln nahe der Strahlachse betrachtet werden. (Das ist der Grund, warum Sie, wenn Sie in der Nähe der Person stehen, die im Astronomie-Club auf Sterne zeigt, den Strahl hell und deutlich sehen können, während die Leute, die wegstehen, ihn kaum sehen können. Stellen Sie sich also immer in die Nähe des Moderators. Vermeiden Sie jedoch den Kontakt mit Ihrem Auge. :-))

Die scheinbare Helligkeit eines Flecks von einem Laserstrahl hängt von der optischen Leistung des Lasers, dem Reflexionsvermögen der Oberfläche und der chromatischen Reaktion des menschlichen Auges ab. Bei gleicher optischer Leistung erscheint grünes Laserlicht heller als andere Farben, da das menschliche Auge bei niedrigen Lichtverhältnissen im grünen Bereich des Spektrums (Wellenlänge 520–570 nm) am empfindlichsten ist. Das empfindlichste Pigment, Rhodopsin, hat eine Peakantwort bei 500 nm. Die Empfindlichkeit nimmt bei rötlicheren oder blaueren Wellenlängen ab.

Darüber hinaus haben grüne Laserpointer eine mäßige Leistung (ausreichend für Rayleigh-Streuung in sauberer Luft), sind kompakt und relativ billiger als blaue (obwohl das menschliche Auge weniger empfindlich gegenüber blauer Farbe ist, sind blaue Laser etwas teurer als grüne einer.)

Vermeiden Sie den Kontakt mit Ihren Augen und richten Sie sie nicht auf Flugzeuge. Menschen wurden bis zu fünf Jahre im Gefängnis festgehalten, weil sie mit einem grünen Laser auf ein Flugzeug gerichtet waren.

CrownedEagle
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Sie haben eine sehr lange und teilweise falsche Antwort auf ein wirklich einfaches Problem gegeben. Die Streuung, die Laserstrahlen sichtbar macht, erfolgt nicht über den Raleigh-Mechanismus, sondern nur über Staubmotive und Wassertropfen. Sie ist also unabhängig von der Wellenlänge. Der Grund, warum grüne Laser bevorzugt werden, liegt einfach darin, dass sie weniger Leistung benötigen, um den gleichen visuellen Eindruck zu erzeugen. Ein roter oder blauer Laser müsste leistungsfähiger sein, um so sichtbar wie grün zu sein, und mehr Leistung kann unsicher sein. Grün ist bei sicheren Kräften sehr gut sichtbar, das ist alles, was dazu gehört.
Florin Andrei
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Grüne Laserpointer eignen sich hervorragend für Astronomen, da der Strahl bei der gängigsten Ausgangsleistung (5-15 MW für 500-532-nm-Laser für Verbraucher) in den meisten Einstellungen für "dunklen Himmel" sichtbar ist. Kosten für einen einfachen grünen Laser mit einem sichtbaren Strahl ~ 15 $

Rote Laser haben andererseits eine durchschnittliche Leistungsabgabe von etwa 3 MW, die vom Verbraucher am häufigsten als <5 MW bezeichnet wird. Damit ein Rot (632-660 nm) einen sichtbaren (für das bloße Auge) Strahl hat, müsste der Laser eine signifikant höhere Leistung in der Größenordnung von 50-150 MW haben. Kosten für einen "einfachen" roten Laser mit sichtbarem Strahl ~ 200 US-Dollar

Das Problem dabei ist, dass jeder Laser mit einer Leistung von> 15 MW als Klasse IV eingestuft wird und diese in den meisten Ländern stark eingeschränkt sind. Es gibt einige Orte, die die Einschränkungen der Klasse IV umgehen und sie als kleinere Klasse IIIb verkaufen. Meines Wissens gibt es jedoch keine roten Laser, die in diese Kategorie passen. Kosten für roten Hochleistungslaser der Klasse IIIb ~ 70 US-Dollar

Vor diesem Hintergrund werden grüne Laser sowohl aus Kosten- als auch aus Sicherheitsgründen bevorzugt.

Ich persönlich bevorzuge meinen roten Laser, aber wenn jeder nachts eine dunkle Schutzbrille aufsetzt, ist dies sowohl eine komplizierte Aufgabe, auf herausragende Objekte hinzuweisen, als auch eine lustige Aufgabe, Menschen zu beobachten, die versuchen, herauszufinden, auf was der Laser zeigt. denn der Strahl ist alles, was sie mit der Augen sehen werden. Ohne Schutzbrille kann ein indirekter Blick auf den Strahl des 12-MW-Lasers ernsthafte Schäden verursachen. Auch hier verwenden Astronomen einen einfachen grünen Laser.

LaserYeti
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Es ist vielleicht auch erwähnenswert, dass Blau im Allgemeinen noch besser sichtbar ist als Grün. Blaue Laserpointer werden im Allgemeinen nicht angezeigt, da sie derzeit nicht in der Nähe des 15-Dollar-Preises liegen.
Shinrai
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@Shinrai Das ist nicht wirklich wahr, da die Spitzenempfindlichkeit für menschliche Augen ungefähr bei 550 nm liegt, was grün ist. Dies bedeutet, dass mit abnehmender Wellenlänge auf eine kürzere Wellenlänge, mehr Blau, die Empfindlichkeit logarithmisch abnimmt. Stellen Sie sich eine Achterbahn vor, die Steigung ist wie Licht, das sich von Rot nähert, wenn es den Gipfel in Grün erreicht, gibt es einen steilen Abfall in Richtung Violett, der viel schneller ist als die Steigung auf der anderen Seite. Schauen Sie sich ein Schwarzkörperdiagramm an, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, worauf ich mich beziehe.
LaserYeti
Das ist richtig, aber ich bezog mich auf einen Laser, der in den klaren Himmel scheint - Blau wird mehr streuen als Grün, so dass die tatsächliche Sichtbarkeit des Strahls selbst höher ist (Sie können keinen Laser sehen, der nicht streut , Letztendlich). Zumindest ist mein subjektiver Eindruck, sie tatsächlich gesehen zu haben, dass die Streuung in dieser Situation einen stärkeren Effekt hat als die Änderung Ihrer visuellen Empfindlichkeit für verschiedene Wellenlängen. EDIT: Ich bin mir auch nicht sicher, ob die visuelle Empfindlichkeit Ihrer Augen wirklich wie ein schwarzer Körper aussieht ... es gibt Überlappungen zwischen den Zapfen, die meistens im grünen Bereich liegen.
Shinrai
@Shinrai - nein, so funktioniert das überhaupt nicht. Die Streuung, die den Laserstrahl sichtbar macht, besteht hauptsächlich aus Staubpartikeln und Wassertropfen, ist also nicht von der Wellenlänge abhängig. Das einzige, was zählt, ist die Sichtbarkeit pro Watt, und das ist maximal in Grün. Nehmen Sie drei Laserdioden gleicher Leistung - rot, grün und blau - und feuern Sie sie gleichzeitig ab. Sie werden sehen, was passiert ist. Grün wird bevorzugt, weil es bei Kräften, die nicht potenziell gefährlich sind, leicht sichtbar ist, das ist alles. Rot und Blau benötigen viel mehr Kraft, um dieselbe subjektive Wahrnehmung zu erzeugen.
Florin Andrei
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@FlorinAndei Wenn Sie eine so wichtige Meinung haben, dass Sie direkt auf die anderen Antworten hinweisen müssen, warum fügen Sie nicht einfach eine Antwort hinzu?
Beta Decay
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Haben Sie jemals versucht, einen roten Laser in den Himmel zu strahlen? Wenn Sie haben, sehen Sie nichts. Wenn Sie nun versuchen, einen grünen Laser in den Himmel zu richten, sehen Sie, wie der Strahl ins Unendliche streift.

Dies liegt daran, dass grüne Laser viel stärker sind als rote Laser. Rote Laser werden im Alltag so oft eingesetzt, weil sie nicht sehr gefährlich sind.

Die Farbe Rot liegt in der Nähe des Infrarotspektrums, was eine niedrigere Energie als das sichtbare Spektrum darstellt. Das heißt, wenn ein Photon aus rotem Laserlicht auf ein Luft- oder Staubteilchen trifft, wird es nur absorbiert.

Die Farbe Grün ist jedoch viel weiter im Spektrum, was bedeutet, dass es eine höhere Energie als die Farbe Rot ist. Wenn ein Photon aus grünem Laserlicht auf ein Luftteilchen trifft, wird es absorbiert. Dann wird es wieder emittiert, weil es so energiereich ist. Oder der Strahl wird von den Luftpartikeln reflektiert.

Diese Streuung ist als Rayleigh-Streuung bekannt .

Diese Reflexion wird verwendet, damit Astronomen den Strahl bis zu dem Punkt verfolgen können, an dem er gerichtet ist. Dies ist nützlich, um Sterne, Galaxien und eine ganze Reihe anderer Himmelsobjekte zu finden.

PS

Wenn Sie den leistungsstärksten sichtbaren Laser wünschen, müssen Sie sich für einen nahezu ultravioletten Laser entscheiden. Um einen solchen Strahl zu erzeugen, benötigen Sie natürlich Strom, der in den meisten Ländern illegal ist.

Beta-Zerfall
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Grüne Laser sind nicht "stärker" als andere Laser. Sie sind bei gleicher Leistung nur besser sichtbar, da das Auge empfindlicher auf grünes Licht reagiert. Das ist alles, was dazu gehört - deshalb werden sie bevorzugt.
Florin Andrei
@FlorinAndrei Obwohl "stärker" das falsche Wort war, geht es mir um Rayleigh-Streuung: Licht mit kleineren Wellenlängen (und damit höheren Energien, worüber ich gesprochen habe) streut mehr als niedrigere Energien.
Beta Decay
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Raleigh-Streuung ist für das jeweilige Thema irrelevant.
Florin Andrei