Wie schneidet Laser Metall? Laie



  • Guten Tag.

    Ich bin kein Physikexperte, aber ich will unbedingt wissen, wie es möglich ist, dass Laser Metall durchschneiden kann. Laser ist ja gebündeltes Licht. Wie schaffen die Strahlen / der Strahl es, dieses Material zu durchtrennen?

    Für mich wäre eine einfache Erklärung (falls das überhaupt möglich ist) schön, da ich, wie gesagt kein Physikexperte bin und wissenschaftliche Ausarbeitungen wohl nicht verstehen würde. ^^

    MfG und einen schönen Tag. 🙂



  • Der Laser erhitzt das Metall an der Stelle bis es schmilzt oder verdampft.


  • Mod

    Man könnte zwar irgendwelche tollen Effekte vermuten, dass das intensive Licht die chemischen Bindungen sprengt oder ähnliches, aber in Wirklichkeit ist es weitaus trivialer: Man macht das Material schlicht und einfach heiß, bis das Metall schmilzt. Wie bei einem Schneidbrenner. Da man einen Laser so toll fokussieren kann, hat man Genauigkeitsvorteile gegenüber zum Beispiel einer Gasflamme in einem herkömmlichen Schneidbrenner.



  • Vielen Dank für eure Antworten. 👍

    Wow, ich hätte nicht gedacht, dass es so einfach ist. Was es aber nicht weniger beeindruckend macht. 🙂

    Eine Laienfrage bleibt aber noch: Erzeugt (gebündeltes)Licht immer Wärme? Oder braucht es beim Laser eine zusätzliche Wärmequelle? Im Prinzip ist Wärme doch die schnelle Bewegung von Atomen, so dass Reibung entsteht? Diese Reibung empfinden wir z.B. als die Wärme. Oder?

    Das wäre dann meine letzte Frage. 🙂

    Danke für eure Gedult. 🙂


  • Mod

    Wärme ist kein Stoff. Wärme ist eine innere Materialeigenschaft, eng verwandt mit einer inneren Energie*.

    Im Licht steckt Energie, egal ob gebündelt oder nicht. Wenn Licht auf ein Material (=Atome, die eventuell noch irgendwie verbunden sind), dann kann die Energie von diesem Material aufgenommen werden, da die Kräfte die Atome zusammenhalten die gleichen sind, die das Licht machen. Das heißt zum Beispiel, dass da ein paar Elektronen in dem Material ein bisschen angestoßen werden oder fangen an, sich zu drehen oder ähnliches. Durch die dadurch verursachte wirre Bewegung dieser kleinen Teilchen aus denen das Material besteht steigt dessen innere Energie und somit auch seine Temperatur.

    Da der Laserstrahl sehr stark gebündelt ist, kann die vom Licht auf das Material übertragene Energie auf eine Stelle konzentriert werden, die dann sehr schnell sehr heiß wird. Würde man die gleiche Energie zum Beispiel mit einer Glühlampe erzeugen, würde alles was beleuchtet wird ein bisschen warm, aber nicht warm genug um zu schmelzen. Stell dich mal vor einen starken Baustellenstrahler, dann merkst du, dass dir warm wird.

    Bei deinen Ausführungen über Reibung: Da wirfst du ein paar Sachen durcheinander. Guck dir vielleicht mal die einführenden Beschreibungen auf Wikipedia an. Die deutsche Wikipedia geht an das Thema leider sehr technisch ran, aber die englische hat ein paar einführende Absätze für den Laien:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Heat
    http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_energy
    http://en.wikipedia.org/wiki/Internal_energy
    http://en.wikipedia.org/wiki/Temperature

    *: Zumindest bei "normalen" Stoffen. Die allgemeine Definition in der statistischen Mechanik würde hier nur verwirren.



  • Naja, die Frage ist natuerlich, was mit dem Laserlicht passiert. Wenn Licht auf irgendwelche Materialien trifft koennen 3 Dinge passieren: 1. Es wird reflektiert, 2. Es wird absorbiert und 3. es wird transmittiert. Mit einem Laser kann man nur die Materialien gut schneiden, die bei der gegebenen Wellenlaenge des Laserlichts relativ viel Licht absorbieren. Das heisst, die Energie, die in dem Laserlicht steckt, geht irgendwie in das Material rein. Damit kann dann Verschiedenes passieren. Licht wird zum Beispiel auch von Photovoltaikzellen absorbiert. Dort macht man sich dann zu Nutze, dass man damit Elektronen aus den Atomhuellen heraus anregen kann und sie so vom zugehoerigen Atom trennen kann. Letztendlich wird aber ein erheblicher Anteil der absorbierten Energie irgendwie dem Kristallgitter der Atome in dem Material zugefuehrt. Und das heisst, dass die Atome zu schwingen anfangen. Das ist dann Waerme.



  • Ich danke euch für eure Antworten. Es steckt wirklich einiges dahinter, wie alles funktioniert. Ist aber sehr interessant.

    Ich will es für mich noch mal zusammenfassen, wie ich es nun verstanden habe (natürlich einfach ausgedrückt):
    - Die Strahlen des Lasers treffen auf ein bestimmtes Material z.B. das Metall
    - Die Strahlen "transportieren" Energie
    - Das Material absorbiert die Energie
    - Durch eine bestimmte Reaktion dadurch bewegen sich bestimmte Teilchen
    - Wärme ist im Material entstanden (durch die Bewegung der besagten Teilchen)
    - Die Energie ist (eventuell u.A.) ausschlaggebend für die Wärmeentstehung

    Ich werde mir die Wiki-Artikel mal ansehen.

    Einen schönen Tag noch. 🙂


  • Mod

    Laser2013 schrieb:

    - Die Strahlen des Lasers treffen auf ein bestimmtes Material z.B. das Metall
    - Die Strahlen "transportieren" Energie
    - Das Material absorbiert die Energie
    - Durch eine bestimmte Reaktion dadurch bewegen sich bestimmte Teilchen
    - Wärme ist im Material entstanden (durch die Bewegung der besagten Teilchen)
    - Die Energie ist (eventuell u.A.) ausschlaggebend für die Wärmeentstehung

    Ja, das trifft es.

    Man könnte noch anfügen: Das Schmelzen von Materialien bei hohen Temperaturen ist kein magischer Effekt, sondern eine unmittelbare Folge der inneren Bewegung der Teilchen. In einem festen Stoff sitzen alle (großen) Teilchen an einem festen Platz. Sie können in ihrem Bereich ein bisschen rumwackeln, aber sie können nicht (oder nur ganz selten) weg, weil die anderen Teilchen im Weg sind. Selbst dann, wenn man von außen (nicht zu feste) drückt oder zieht. Das Material ist fest.

    Wenn nun aber alle Teilchen ausreichend wild anfangen zu wackeln, dann gibt es immer mal wieder zufällige Lücken durch die ein Teilchen auch mal seinen Platz verlassen kann. Oder es schubst seine Nachbarn so feste, dass diese zur Seite fliegen und es aus seinem Bereich ausbrechen kann. Das gilt für alle Teilchen, es bleibt insgesamt also keines mehr lange an einem festen Platz. Die feste Struktur des Materials löst sich auf.

    Das ist ist die Grundschulerklärung, was passiert, wenn ein Material flüssig oder gasförmig wird.



  • Danke, so habe auch ich es verstanden. 😃

    Vielen Dank für die Hilfe an alle. 🙂

    Schönen Abend noch. 🙂



  • Laser2013 schrieb:

    Eine Laienfrage bleibt aber noch: Erzeugt (gebündeltes)Licht immer Wärme?

    Licht erzeugt keine Wärme, sondern die Energie des Lichtes geht lediglich in Form von Wärme auf das Material über.

    Im Prinzip ist Wärme doch die schnelle Bewegung von Atomen,

    Und das ist auch der Grund, warum man mit einem Laser kühlen kann.


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