Spørg Scientariet: Vil en kraftig laser blive reflekteret i et spejl eller smadre det?

9. september 2015 kl. 11:3310
Er der syv års ulykke at hente, hvis man retter en kraftig laser mod et spejl, eller vil lyset blot blive reflekteret? Vi giver et svar.
Artiklen er ældre end 30 dage

Vores læser Kristian Grove Poulsen har spurgt: Hvis den kraftigste laser, der nemt kan skære igennem de fleste materialer, rammer et spejl med en vilkårlig vinkel, vil laseren da ødelægge spejlet, eller vil laserstrålen altid blive reflekteret?

Jens Ramskov, videnskabsjournalist på Ingeniøren, svarer:

Med et ideelt 100 pct. perfekt spejl vil laserstrålen altid blive reflekteret. Men intet er jo perfekt, og derfor vil spejlet gå i stykker.

Ridser og andre småskader fra håndtering og rengøring af spejle vil mindske dette 'laser damage threshold' (LDT) betydeligt, og selv et nyproduceret, ubeskadiget spejl vil ikke kunne modstå intens laserstråling af enhver form.

Artiklen fortsætter efter annoncen

Producenter af spejle og andre optiske komponenter definerer derfor en øvre grænse for effekttætheden (W/cm^2) eller energitætheden (J/cm^2) for laserstrålen.

Kort fortalt kan en optisk komponent (f.eks. et spejl eller en prisme) beskadiges af den varme, som afsættes. Det er især relevant for kontinuerte lasere og ved en nedbrydning af det dielektriske materiale, som er relevant for pulsede lasere. Ved lasere med meget korte pulser (under et nanosekund) kan der ydermere opstå andre former for materialeskader.

Effekttætheden er derfor relevant for kontinuerte lasere, mens energitætheden er relevant for lasere, der udsender deres lys i pulser.

De bedste kommercielle spejle og optiske komponenter har et 'laser damage threshold' (LDT) over 10-20 J/cm^2 ved en bølgelængde på 1.064 nanometer. LDT skalerer proportionalt med kvadratroden af bølgelængden, så et materiale med et LDT på 1 J/cm^2 har et LDT på 0,7 J/cm^2 ved 532 nanometer.

10 kommentarer.  Hop til debatten
Debatten
Log ind eller opret en bruger for at deltage i debatten.
settingsDebatindstillinger
10
9. september 2015 kl. 14:23

Det er rent sølv, som beskyttes med et meget efterfølgende pådampet meget tyndt lag kvartsglas (SiO2) altså rent glas netop for at undgå oxidering. Sølv er væsentligt bedre som spejlmateriale end guld i det synlige spektrum (går ned til lavere bølgelængder)

7
9. september 2015 kl. 13:47

...pådampede overfladen med sølv.

Mener du sølv bogstaveligt, altså grundstoffet Ag? Umiddelbart forekommer et uædelt metal ikke optimalt. Jeg ville have troet man bruge noget mere lødigt.

5
9. september 2015 kl. 12:53

Er en foton ikke masseløs?

Kun dens hvile-masse er 0. Dens effektive masse (eller rettere, impuls) er dog bestemt af energien i photonen. Derfor man hos NASA arbejder med at bruge sol-sejle.

3
9. september 2015 kl. 12:51

Jeg har selv gennem arbejdet med en forsøgs-opstilling med en høj-energi laser og spejle.

Lidt overordnet kan man sige, at har en reflektions-procent, hvor dét som ikke reflekteres bliver optaget som energi. Alm. spejle af glas med bagside belægning optager en stor del af energien, og vil derfor splintre hvis man skyder dem med høj-energi laser. Høj-effektivitet spejle er typisk lavet af en ren overflade hvorpå man har pådampet metal. Vi 'bagte' overflader (høj temperatur renser), som blev sendt ind i et maskine, som dels pumpede næsten alt gas ud af et kammer, og bagefter pådampede overfladen med sølv.

De resulterende spejle havde en meget høj effektivitet, men selv små skader på spejlet kan være et problem. Fx. fik én sat en fedt-finger på et af spejlene, og da laseren ramte det sagde det 'bum' og så var der sølv-stumper ud over hele forsøgs-opstillingen.

2
9. september 2015 kl. 12:46

Er en foton ikke masseløs?

1
9. september 2015 kl. 11:49

Vil selv et perfekt spejl ikke blive opvarmet af presset af at skulle vende energien fra laserstrålen