Warum mögen Astronomen grüne Laserpointer? [geschlossen]

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.)

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.

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.

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.