Rayleighlänge

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Parameter am Fokus eines Gaußstrahls. w_0 ist der kleinste Radius, den das Lichtfeld einnimmt. \Theta ist der Öffnungswinkel mit dem das Licht fokussiert wird und unter dem es den Fokus wieder verlässt. z_\mathrm{R} ist die Rayleighlänge.

Die Rayleighlänge ist die Distanz entlang der optischen Achse, die ein Laserstrahl braucht, bis seine Querschnittsfläche sich, ausgehend von der Strahltaille, verdoppelt. Der Radius ist dort um den Faktor \sqrt2 größer. Die Rayleigh-Länge gibt also an, nach welcher Strecke vor oder hinter einem Fokus sich die vom Lichtstrahl beleuchtete Fläche verdoppelt hat. Wenn man die - für Laser meist zulässige - Näherung eines Gaußstrahls betrachtet, so lässt sich die Rayleigh-Länge wie folgt ausdrücken:

z_\mathrm{R} = \frac{\pi w_0^2}{\lambda}

wobei w_0 der Radius des Strahls im Fokus und \lambda die Wellenlänge des verwendeten Lichts ist.

Unter Berücksichtigung der Strahlqualität, ausgedrückt durch den M^2-Faktor, ändert sich die Formel zu:

z_\mathrm{R} = \frac{\pi w_0^2}{\lambda M^2}

Dies bedeutet also, dass wenn rotes Licht (z. B. 650 nm Wellenlänge) mit ultraviolettem Licht (z. B. 325 nm) auf dieselbe Fläche im Fokus einer Linse oder eines Parabolspiegels gebündelt wird, das rote Licht sich nach nur der Hälfte der Strecke des ultravioletten bereits wieder soweit ausgebreitet hat, dass es die doppelte Ausgangsfläche beleuchtet.

Weblinks[Bearbeiten]

  • Rayleigh Length in der Encyclopedia of Laser Physics and Technology (engl.)