Warum ist ein 1-mW-Laser gefährlich?

In unserem Physiklabor haben wir einen 1 Milliwatt (0,001 W) Helium-Neon-Laser. Trotz der geringen Leistung wurden wir davor gewarnt, auch nur auf Reflexionen des Strahls zu achten, da dies dauerhafte Augenschäden verursachen könnte – warum ist eine so geringe Leistung gefährlich? Ich habe eine 3-W-LED, in die ich direkt hineinsehen kann und die mehr als 3.000-mal stärker ist.

Das ist kein Scherz, ok? Du solltest wirklich vorsichtig sein. Wie sie normalerweise sagen: "Schauen Sie nicht mit Ihrem verbleibenden Auge in den Laser!"
@Rafael Ich werde niemals auf den Strahl schauen! Ich bin nur neugierig, warum es bei einer niedrigen Leistungsstufe so gefährlich ist.
Für diejenigen, die an einen Vergleich mit einem Laserpointer denken, beachten Sie, dass ein Benchtop-HeNe-Gerät normalerweise sehr gut kollimiert ist, während die Laser emittierende Diode (und die Unterscheidung zwischen Laser-LED und Licht-LED wird in Zukunft problematisch sein) für Stifte verwendet wird -Zeiger ist nur ziemlich gut kollimiert.
Die größte Gefahr von 1 mW HeNe geht von der Hochspannungsversorgung aus, nicht vom Laserlicht.
Eine 3W-LED!? Meine Güte. Sind Sie sicher, dass Sie nicht von einer LED-Lampe (dh einem Bündel heller LEDs) sprechen? Das, oder eindeutig die LED-Technologie, hat einen langen Weg zurückgelegt, seit ich sie vor drei Jahren das letzte Mal verwendet habe!
@Noldorin: Sie existieren und werden immer beliebter. Diese 3W LED hat 75 Lumen und ist grün. Es hat 3 £ gekostet.
@Thomas O: Wow, ok. Also nicht billig. Trotzdem bin ich beeindruckt.
Nein. Laser der Klasse 2 gelten (meistens) als sicher: en.wikipedia.org/wiki/Laser_safety#Maximum_permissible_exposure
"Ich habe eine 3W-LED, in die ich direkt hineinschauen kann" - Das ist ein Fehler (3W) ODER eine Lüge ODER der Laser ist kaputt und gibt nur wenige mW ab ODER Sie sind eine gesetzlich blinde Person. Ich kann mir keine anderen möglichen / natürlichen Erklärungen vorstellen.

Antworten (8)

Lieber Thomas, der Durchmesser der Strahlen dieser HeNe-Laser liegt zwischen 0,5 und 1 Millimeter, also kommt die Leistung auf 1 mW 10 − 6 Quadratmeter oder so. Das Verhältnis von Leistung und Fläche ist 10 − 3 / 10 − 6 = 10 + 3 Watt pro Quadratmeter.

Wenn andererseits eine 3-W-LED aus einer Entfernung von 0,1 Metern betrachtet wird, wird die Leistung von 3 W geteilt 4 π R 2 = 0,13 Quadratmeter, also ist die Leistung pro Flächeneinheit 3/0,13 = 23 Watt pro Quadratmeter. In beiden Fällen fokussiert das Auge den Strahl neu, sodass die Leistung pro Flächeneinheit der Netzhaut in beiden Fällen tatsächlich viel höher ist.

In dieser Schätzung hat der Laser eine etwa 40-mal höhere Leistung pro Flächeneinheit als die LED-Glühbirne. Natürlich ist es klein, also brennt es nur einen kleinen Punkt in Ihrer Netzhaut, aber das ist ein Problem, das schlimm genug ist. ;-)

Es spielt auch eine Rolle, dass das Laserlicht kohärent ist, die LED jedoch nicht.
@ptomato: Die Kohärenz des Lasers spielt nur eine indirekte Rolle in dem Sinne, dass diese Kohärenz es ermöglicht, den Strahl klein zu halten. Kohärentes Licht ist an sich nicht gefährlich
Oben ist ein Tippfehler: 10 − 3 / 10 − 6 = 10 3 nicht 10 − 3 .
@Frédéric Grosshans, ja, aber es spielt beispielsweise eine Rolle, wie das Auge den Strahl neu fokussiert. Ich dachte nur, dies sei die beste Antwort, außer dass Kohärenz oder Kollimation nicht erwähnt wurden, also wollte ich das hinzufügen.
@ptomato: OK, und vielleicht auch das Speckle-bezogene Ding, das in der anderen Antwort gefunden wurde. Tut mir leid, dass ich das nicht sehe.
@Frederic: Nein, es spielt keine Rolle, wie das Auge den Strahl trotz der ignoranten Aufwärtsabstimmung neu fokussiert.
@Lubos: Aber das erklärt nicht, warum das Betrachten der Reflexionen des Strahls gefährlich ist. Ihre Erklärung scheint gültig zu sein, wenn Sie direkt auf den Strahl schauen. Außerdem ist die LED-Leistung überhaupt nicht gleichmäßig über eine Kugel verteilt, sodass der direkte Blick auf eine LED in einem Abstand von 0,1 m viel größer als 23 W/m^2 sein kann.
Lieber @no_choice99, ein reflektierter Strahl - selbst ein Laserstrahl - ist im Grunde nicht vom Original zu unterscheiden, außer dass er um 1-30% geschwächt ist und anscheinend vom Spiegelbild der Quelle stammt. Ein Spiegel spielt einfach keine Rolle. Die Anisotropie der LED-Quelle erhöht die Leistung nur um den Faktor 2-5, der Laser gewinnt immer noch um einen ziemlich großen Faktor.

Soweit ich weiß, muss man sich Gedanken darüber machen, wie viel Energie pro Fläche deponiert wird. Und der Bereich des "Hotspots" des Lasers kann sehr klein sein. Die deponierte Energie reicht also aus, um Zellen auf Ihrer Netzhaut abzutöten.

Tatsächlich gibt es einen ganzen Artikel auf Wikipedia darüber.

Denn das Licht des Lasers ist kollimiert. Das bedeutet, dass Sie all diese Energie auf einen kleinen Punkt konzentrieren. Die größere Leistung einer nicht kollimierten Lichtquelle wird räumlich verteilt und die effektive Energiemenge, die Ihre Netzhaut pro Zeit erreicht, ist viel kleiner.

Der Laser ist höchstwahrscheinlich überhaupt nicht gefährlich, wenn er normal verwendet wird , da er sehr schwach ist und sich im sichtbaren Teil des Spektrums befindet. Die Idee ist, dass die Leistung so gering ist, dass Ihr Blinzelreflex Ihr Auge schützt, bevor Schäden auftreten.

Die Gefahr einer bestimmten Laserquelle hängt von ihrer Leistung, Leistungsdichte und Wellenlänge ab, da diese bestimmen, welcher Teil des Auges geschädigt wird, wie schnell und ob Sie blinzeln. Der Wikipedia-Artikel zur Lasersicherheit gibt eine ziemlich umfassende Zusammenfassung der Angelegenheit.

Wie andere geschrieben haben, liegt der Hauptgrund, warum Laser im Allgemeinen gefährlich sind, darin, dass sie eine große Energiemenge auf einen kleinen Bereich konzentrieren können. Die Schule möchte höchstwahrscheinlich ein Gefühl des Respekts für Laser vermitteln und zu guten Betriebsgewohnheiten inspirieren (beides bewundernswerte Ziele), obwohl sie in diesem Fall die Gefahr wahrscheinlich überbewerten.

Quelle: Beruflich muss ich jedes Jahr einen Lasersicherheitskurs machen. Ich arbeite jeden Tag mit Lasern.

PS Ich würde selbst nicht direkt in eine 3W LED starren wollen.
Es verursacht vorübergehende Blindheit und ist unbedenklich (wie heißt es, wenn Sie nur etwa 30 Sekunden lang einen hellen Fleck sehen können?)

Ein Laser ist kohärent, kollimiert und intensiv

Es mag eine kleine Menge an Energie sein, aber alles, was ein präziser Strahl herunterkommt, in der gleichen Phase, zur gleichen Zeit. Ihr Auge ist eine Linse und fokussiert es auf einen noch kleineren Punkt, wodurch die Netzhaut verbrennt.

Versuchen Sie, eine Minute lang auf eine 200-W-Glühbirne zu starren, und beachten Sie die vorübergehenden schwarzen Flecken, wenn Sie wegschauen. Diese 200 W strahlen in alle Richtungen, sind inkohärent und verschwenden eine riesige Menge an Wärme. Der 0,1-mW-Laser liefert in kürzerer Zeit mehr an Ihre Netzhaut als die Glühbirne

Ich glaube, Sie verwechseln Kohärenz und Fokus

1mW reicht nicht aus, um Schaden anzurichten, es ist eher nur eine lästige Ablenkung. 1997-1998 besuchten sie die Mittelschule, dann die High School und wurden schließlich verboten, weil Menschen anderen Menschen mit Lasern ins Gesicht leuchteten. Ab 5 mW bietet der Blinzelreflex keinen Schutz mehr.

Ich habe den CCD-Chip einer 200-Dollar-Digitalkamera mit einem grünen 30-mW-Laser dauerhaft beschädigt. Ich besitze einen 1.100-mW-Blaulaser, der so stark ist, dass der Punkt an einer Wand für eine Digitalkamera hell wie die Sonne ist, und ohne Augenschutz ist blaues Licht bei hoher Intensität aufgrund photochemischer Reaktionen im Auge besonders gefährlich, selbst wenn man nur hinschaut am Punkt. 1.100 mW werden die Haut sofort verbrennen und sogar Feuer im Auge auslösen, das Gewebe wird heiß genug, um die Flüssigkeit zu kochen, wahrscheinlich so wie 1.100 mW Kaffee am Punkt des Strahlkontakts kochen. Und ich richtete den Strahl auf einen Wassertropfen auf Holz, und der Tropfen zischte davon.

Laser können gefährlich sein, aber die roten 1-mW-Diodenlaser, die Sie für 2 US-Dollar bekommen können, sind harmlos.

Die Gefahr besteht darin, dass die 1-mW-Laser, die Sie für 1 US-Dollar kaufen, nicht genau auf 1 mW kalibriert sind, sie können 3 oder 5 mW betragen. Sie emittieren möglicherweise auch gefährliche Mengen nahes Infrarot, das Sie nicht sehen können und vor dem Sie Ihr Blinzelreflex nicht schützt
Nur DPSS-Laser haben IR-Strahlung. Für billige grüne Zeiger ist es ein ernstes Problem. Aber nicht für HeNe, rote Laserdioden etc.
Schulkindern zu sagen, dass es in Ordnung ist, sich gegenseitig mit einem 1-mW-Laser in die Augen zu strahlen, weil es niemanden blendet, ist in etwa so, als würde man ihnen sagen, dass es in Ordnung ist, sich mit BB-Waffen zu erschießen, weil es niemanden töten wird. Es schadet nicht unmittelbar, aber es hilft ihnen, einige sehr schlechte Gewohnheiten zu entwickeln.

normales "inkohärentes" Licht (z. B. weißes Licht einer Glühbirne) ist Welten entfernt von kohärentem Laserlicht (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Weißes Licht besteht aus vielen Lichtfrequenzen (Farben), die sich von einer Punktquelle in alle Richtungen nach außen bewegen

Laserlicht besteht aus EINER Lichtfarbe (Lesefrequenz), die sich von einer Punktquelle in EINE Richtung bewegt

ein Gleichnis ziehen,,,,

Weißes Licht ist ein bisschen wie eine Menschenmenge in Bewegung, viele Menschen, die verschiedenfarbige Kleidung tragen, sich in verschiedene Richtungen bewegen und alle nicht im Gleichschritt miteinander sind

Laserlicht ist so etwas wie eine Armee, alle tragen die gleiche Farbe, alle gehen in die gleiche Richtung und alle gehen im Gleichschritt

Denken Sie jetzt an den "Macht"-Unterschied zwischen einer Menge und einer Armee - eine kleine Armee hat viel mehr Macht als eine große Menge - nicht wegen ihrer Anzahl, sondern weil die Armee konzentriert und gelenkt ist und nicht zerstreut

Ebenso hat eine winzige Menge Laserlicht viel mehr "Leistung" als normales Licht

Ich glaube, Sie verwechseln Kohärenz und Fokus

Wenn Sie jemals einen aufgeweiteten und auf eine Leinwand projizierten Laserstrahl betrachtet haben, ist Ihnen vielleicht aufgefallen, dass er ein gesprenkeltes Aussehen hat. Ein roter HeNe-Strahlfleck, nachdem er eine Zerstreuungslinse passiert hat, ist keine gleichmäßige Beleuchtung. Diese Flecken sind kleine Regionen mit viel höherer Bestrahlungsstärke. Wenn dieser Strahl direkt in das Auge fällt, wo die Linse das Licht fokussiert, können einige Netzhautzellen gezappt werden. Wenn Sie selbst einen Laserstrahl mit geringer Leistung mit erheblicher Wiederholung direkt in das Auge bekommen, können Sie Netzhautschäden anhäufen.

Natürlich wird dies jetzt durch die grünen Laser mit erheblich höherer Leistung verstärkt, die Schwachköpfe verwenden, um als Starwars-Lichtschwerter zu spielen oder schlimmer, um auf Flugzeuge zu blitzen. Diese sollen nur auf den Himmel zeigen, wo es von der Natriumschicht reflektiert wird und einen auf Sterne usw. hinweisen lässt

Das ist eigentlich falsch. Das Phänomen des "Speckle" repräsentiert keine Intensitätsvariationen im Strahl. Speckle ist eigentlich ein interessanter Effekt, der aus Kohärenz resultiert. Wenn ein kohärenter Strahl von einer rauen Oberfläche gestreut wird, entsteht ein Interferenzmuster, das Sie sehen. Die Intensität kann tatsächlich ziemlich gleichmäßig sein, aber die Phase ist ein zufällig verteilter komplexer Wert.
Dann war der kleine Lasersicherheitskurs, den ich vor einigen Jahren gemacht habe, falsch.
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Um sich davon zu überzeugen, dass die Sprenkel durch Kohärenzeffekte auf der Oberfläche entstehen, nehmen Sie einen hellen Strahl, richten Sie ihn auf eine Oberfläche, die weit genug entfernt ist, dass der Fleck eine nicht triviale Größe hat, wählen Sie ein helles Funkeln aus und bewegen Sie den Strahl vorsichtig so, dass der Fleck auftaucht Sie haben Aufenthalte im beleuchteten Bereich ausgewählt. Der Strahl bewegt sich, aber die "heißen" Stellen bleiben in Bezug auf die Oberfläche stationär.
@dmckee, @Colin K: Der Ursprung des Sprenkels hat keinen Einfluss auf die Augensicherheitsaspekte der Antwort, nein?
Für alle, die über Google darüber stolpern, nein, grüne Laser "reflektieren NICHT von der Natriumschicht". Es gibt Speziallaser, die Natriumatome in der oberen Atmosphäre anregen, aber diese sind eigentlich gelblich (589,2 nm) und haben eine sehr hohe Leistung. Auch nur an ziemlich teuren nationalen Sternwarten zu finden....
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