4 Fragen zu Aufweitung

In einer Strömung, die durch eine Aufweitung der Stromröhre fließt, steigt der statische Druck von Position 1 nach Position 1′. Das bedeutet, dass der statische Druck \( p_b \) an Position 1′ größer ist als an Position 1. Mathematisch ausgedrückt gilt: \[ p_b > p_a \] wobei \( p_a \) der statische Druck an Position 1 und \( p_b \) der statische Druck an Position 1′ ist.

Bei Straßen der Entwurfsklasse 2 (EKL2) sollten die Aufweitung und Verengung der Fahrbahn am Anfang und Ende des Überholfahrstreifens jeweils eine Länge von 100 Metern haben. Dies dient der sicheren und komfortablen Ein- und Ausfädelung des Verkehrs.

Ein aufeweiteter Laserstrahl hat eine geringere Divergenz aufgrund der Prinzipien der Beugung und der Geometrie von Lichtstrahlen. Die Divergenz eines Laserstrahls ist umgekehrt proportional zum Durchmesser des Strahls an seiner engsten Stelle (dem sogenannten Strahltaille). Das bedeutet, je größer der Durchmesser des Strahls, desto geringer ist die Divergenz. Dies lässt sich durch die Beugungstheorie erklären, insbesondere durch die Anwendung des Beugungsgesetzes auf einen Gaußschen Strahl. Die Formel für die Divergenz \(\theta\) eines Gaußschen Strahls ist: \[ \theta = \frac{\lambda}{\pi w_0} \] wobei \(\lambda\) die Wellenlänge des Lichts und \(w_0\) der Radius der Strahltaille ist. Wenn der Strahl aufgeweitet wird, erhöht sich \(w_0\), was zu einer Verringerung der Divergenz \(\theta\) führt. Zusammengefasst: Ein aufeweiteter Laserstrahl hat eine geringere Divergenz, weil der größere Durchmesser des Strahls an der Strahltaille die Ausbreitung des Strahls über größere Entfernungen stabilisiert und die Winkelverbreitung reduziert.

Das Aufweiten eines Laserstrahls kann die Strahlqualität verbessern, indem es die Divergenz des Strahls reduziert. Ein aufgeweiteter Strahl hat eine größere Querschnittsfläche, was bedeutet, dass er über eine längere Strecke fokussiert bleiben kann, bevor er sich signifikant ausbreitet. Dies führt zu einer besseren Strahlqualität, die durch den sogenannten Beugungsmaßstab (M²-Faktor) beschrieben wird. Ein niedrigerer M²-Wert bedeutet eine höhere Strahlqualität, da der Strahl näher an der idealen Gaußschen Strahlform bleibt.