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Biologische Effekte

EINFÜHRUNG

 
Warum ist Laserstrahlung gefährlich?

Es ist möglich, das Licht leistungsstarker 
Laser so stark zu bündeln, dass Leistungsdichten (= Leistung pro Fläche) erreicht werden, die hoch genug sind, um Metalle zu schneiden oder Keramik zu verdampfen. Im Medizinbereich werden mit Laserstrahlung z.B. Tattoos entfernt oder Gewebe geschnitten. Diese Anwendungen zeigen beispielhaft die Möglichkeiten des kontrollierten Einsatzes hochenergetischer Laserstrahlung. Ein großes Gefahrenpotential liegt dagegen in der unbeabsichtigten, zufälligen Bestrahlung des Menschen. Dabei sind besonders die Augen gefährdet,da sie wesentlich empfindlicher auf Licht reagieren und bereits bei einem Blick in einen Laserstrahl mit geringer Leistung die Gefahr einer irreversiblen Erblindung besteht.

 Physikalischer Hintergrund

 

Die einzelnen Wellenzüge der Strahlung eines Lasers stehen zueinander in einer festen Orts- und Zeitbeziehung. D.h. sie sind räumlich kohärent, besitzen eine geringe Divergenz und sind zusätzlich monochromatisch (d.h. haben nahezu die gleiche Wellenlänge). Daher breitet sich ein kollimierter Laserstrahl auch über sehr lange Strecken annähernd parallel aus und die Leistung, die auf eine Fläche, z.B. das Auge trifft, ist nahezu unabhängig vom Abstand zur Strahlquelle selbst. Zum Beispiel ist der Lichtfleck eines Laserpointers stets etwa gleich groß, unabhängig vom Abstand zur Wand. Im Vergleich dazu strahlt eine thermische Lichtquelle, wie z.B. eine Glühlampe, Licht eines breiten Wellenlängenspektrums ab und hat auch hinsichtlich der Ausbreitung keine Vorzugsrichtung. Allein durch die Abstrahlung der Glühlampe in alle Raumwinkel nimmt die optische Leistung, die in das Auge treffen kann, mit zunehmendem Abstand ab. 

 

Fokussierbarkeit

 

 

Eine weitere Gefahr ist neben der auftreffenden Energie bzw. Lichtmenge die sehr gute Fokussierbarkeit des kohärenten Laserlichts. Während die Glühlampe auf der Netzhaut des Auges ein etwa 100 μm großes Bild erzeugt, wird das Laserlicht auf einem Brennfleck von nur wenigen Mikrometern (~10 μm) konzentriert. Physikalisch ausgedrückt emittiert eine Glühbirne inkohärentes Licht. Die Lichtleistung des Lasers, die ins Auge trifft, wird somit auf eine wesentlich kleinere Fläche konzentriert. Die dadurch entstehende Leistungsdichte (Leistung pro Fläche) ist so hoch, dass Gewebe, welches sich in diesem Brennpunkt befindet, sehr schnell aufgeheizt und zerstört wird. Die Stelle des schärfsten Sehens des Auges auf der Netzhaut – der gelbe Fleck (Fovea) – ist allerdings ebenfalls nur wenige Mikrometer groß, so dass manbereits durch einen einzigen Laserimpuls erblinden kann.

Bei einer optischen Leistung von 1W und einem Abstand von 1m zwischen Lichtquelle und Auge ist die auf die Pupille (Ø 7mm) auftreffende Leistung eines dünnen Laserstrahls im Vergleich zum Licht einer Glühlampe um den Faktor 100.000 größer.    

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