Ein ganz heißes Eisen

Es ist ein Kooperationstermin zwischen Morgenkaffee und Nachschreibklausur. Dazu an einem Tag, an dem die Sophie-Barat-Schüler eigentlich schulfrei hätten – sofern Sie nicht das mündliche Abitur ablegen müssen oder einen Kooperationstermin bei der Firma Rofin-Sinar in Billbrook haben. Will man es den Elftklässlern da verübeln, wenn sie ein wenig müde wirken? Licht ist für solche Fälle in jedem Fall ein gutes Gegenmittel. Und davon gibt es bei dem Entwickler von Laserstrahlquellen jede Menge

The Power of Light

Die Physikprofilschüler besuchen helle Fertigungshallen, in denen Faserlaser oder CO2-Laser endmontiert werden. In einem Bereich werden die Resonatoren zusammengesetzt, im nächsten in bestimmten Winkeln in das Gehäuse eingebaut, am anderen Ende Schaltschränke montiert. Alles geht erstaunlich leise und sauber vonstatten. Auf den grauen Schutzgehäusen prangt neben dem Firmennamen der Slogan „The Power of Light“. Sind die Schüler schon infiziert? „Wir hatten das schon im Unterricht. Wir wissen, wie ein Laser aufgebaut ist“, gibt sich Dominik selbstbewusst. Aber das sei die pure Theorie gewesen, meint Annchristin: „Jetzt habe ich auch ein Bild vor Augen, das ist handfester und das finde ich gut.“

Physik im Innersten

Zwar kann die 16-Jährige weder in das Innerste der Resonatoren noch der Generatoren für Hochfrequenz hineinsehen. Aber es geht um die Grundlagen, die Vielfalt der Lasertypen und ihrer Anwendungen – vom Automobil über die aufgehellte Jeans bis zum Schmuckstück. Vor allem geht es aber um das Bewusstsein, dass ein Laser ganz und gar auf Physik basiert. Für diese Erkenntnis hat Marketingleiterin Corinna Brettschneider eigens eine kleine Versuchsreihe organisiert.

Eisen zum Schmelzen bringen

Im ersten Teil schneidet Techniker Frank Meyer mit „linear polarisiertem Licht“ Kreise aus einem dicken Baustahlblech. Beeindruckend, mit welcher Geschwindigkeit und Kraft der CO2-Laser das Eisen bearbeitet: „Dreieinhalb Kilowatt Laserleistung werden auf einem kleinen Spotfleck von 0,3 Millimeter Durchmesser untergebracht – da bringt man Eisen zum Schmelzen“, schwärmt Meyer, als würde er das Verfahren zum ersten Mal sehen. Für die Schüler ist es tatsächlich Neuland. Gebannt blicken sie auf das Feuerwerk und schließlich auf die Metallkreise.

Kreis mit Tücken

„Das ist hier nicht ganz symmetrisch geworden“, moniert Adella. Die Kantenqualität lässt in der Tat zu wünschen übrig, wie auch Rollversuche mit den inzwischen abgekühlten Kreisstücken zeigen. „Vom Mittelpunkt aus müsste der Abstand zum Rand immer gleich sein, das ist aber nicht der Fall“, konstatiert Dominik. „Sonst könnte man das in die Form hineinsetzen, wie man wollte.“ Genau, lobt Produktmanager Wolfram Rath. Woher der Fehler kommt, erklärt der Laserstrahlexperte an einem Film: „Der Laserstrahl wird auf der Schmelze und nicht mehr auf dem Metall absorbiert.“ Je nach Lichteinfallswinkel entstehen unterschiedlich dicke Schmelzfilme, die sich auf die Qualität des Schnitts auswirken.

Qualität ohne Richtungsabhängigkeit

Die Lösung des Problems: „Man baut einen Laser, der in alle Richtungen gleich polarisiert ist, oder man macht aus einer linearen Polarisation eine Zirkularpolarisation“, sagt Rath. Wie das mit einem Umlenkspiegel bei einer elektromagnetischen Welle funktioniert, zeigt der Produktmanager auf einer Folie. Spätestens nach dem Praxistest sind auch die Schüler überzeugt: Die „zirkular polarisierte Strahlung“, die Frank Meyer im Rechner vorgegeben hat, erzeugt saubere Kanten und runde Kreise. Die Physikprofilschüler dürfen beide Modelle nach Hause mitnehmen und auch ihr Lehrer erhält weitere Demonstrationsobjekte für die nächste Präsentation des Sophie-Barat-Physikprofils.

Ein Licht aufgegangen

„Das fand ich jetzt sehr anschaulich und interessant“, sagt Annchristin, als sie die vier Metallmusterteile in ihrer Tasche verstaut. Auf jeden Fall ist den Physikprofilschülern ein Licht aufgegangen. Vielleicht springt der Funke über auf die Nachschreibklausur, zu der die männlichen Kursteilnehmer gemeinsam mit Physiklehrer Burkhard Bukowski jetzt aufbrechen müssen. Wir drücken die Daumen.