Hoe werkt een laserpen? Simpel uitgelegd

Je drukt op een knopje en op tientallen meters verschijnt een heldere stip. Maar hoe werkt een laserpen eigenlijk? Waarom spreidt het licht niet uit zoals bij een zaklamp? En waarom kost het meer moeite om groen laserlicht te maken dan rood? In dit artikel nemen we je mee in de pen, zonder ingewikkelde formules.

Wat is een laser?

Het woord laser is een afkorting van het Engelse Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling. Klinkt zwaar, maar het idee is eenvoudig. In een gewone lamp zenden atomen licht uit in alle richtingen en in allerlei kleuren door elkaar. In een laser worden atomen zo "aangezet" dat ze licht uitzenden dat precies dezelfde kleur, dezelfde richting en hetzelfde ritme heeft. Al die lichtgolven lopen in de pas, en dat maakt laserlicht zo bijzonder.

Drie eigenschappen die het verschil maken

Eén kleur. Laserlicht heeft een zeer smalle golflengte. Groen is bijvoorbeeld 532 nm, violet 405 nm.
Eén richting. De straal blijft over grote afstand smal. Bij een zaklamp waaiert het licht na een paar meter uit; bij een laser zie je op honderden meters nog een kleine stip.
In de pas. De lichtgolven zijn "coherent". Daardoor kun je de straal met een lens heel precies bundelen.

Wat zit er in een laserpen?

Een laserpen bestaat grofweg uit vier onderdelen:

De voeding: twee AAA-batterijen of een oplaadbare Li-ion-accu (18650 of 16340). Lees meer in oplaadbare laserpen of AAA-batterijen.
De sturing: een klein elektronisch circuit dat de stroom naar de laserdiode netjes regelt, zodat het vermogen stabiel blijft.
De laserbron: het hart van de pen, waar het laserlicht ontstaat.
De lens: die bundelt het licht tot een smalle, evenwijdige straal.

Bij sommige modellen komt daar een extra onderdeel bij, zoals een afneembare patroonlens (bij de G1 Pro) of een draaibaar patroonkapje met ongeveer 3 patronen (bij de X2). Die verdelen het licht over een vorm in plaats van één stip.

Rood en violet: rechtstreeks uit de diode

Rode en violette laserpennen zijn technisch het eenvoudigst. Er zit een laserdiode in: een klein halfgeleiderchipje dat, als er stroom door loopt, rechtstreeks laserlicht van één kleur uitzendt. Bij rood is dat licht van 650 nm (zoals bij al onze rode lasers, bijvoorbeeld de M1), bij violet 405 nm. De lens maakt er vervolgens een smalle bundel van.

Groen: een slimme omweg

Groen laserlicht van 532 nm is lastiger. Bij de meeste groene laserpennen gebeurt het in een paar stappen. Een diode maakt eerst onzichtbaar infrarood licht. Dat licht "pompt" een speciaal kristal, dat zelf laserlicht uitzendt met een nog langere, ook onzichtbare golflengte. Een tweede kristal halveert die golflengte, en zo ontstaat helder groen licht. Het is een beetje als een estafette waarbij het stokje bij elke wissel van kleur verandert.

Daarom vind je in goede groene lasers ook een filter die de overgebleven infrarode straling tegenhoudt, zodat er alleen groen licht uit de pen komt.

Waarom zie je groen zo goed?

Het menselijk oog is het gevoeligst voor licht rond 555 nm. Groen van 532 nm ligt daar dichtbij. Daardoor lijkt een groene stip bij hetzelfde vermogen veel helderder dan een rode of violette. Dat verklaart waarom een groene laserpen zo populair is voor sterren kijken en werk op afstand. Meer daarover in rode of groene laser?

Waarom wordt een laserstip groter op afstand?

Hoe goed een lens de straal ook bundelt, een laserstraal blijft nooit perfect evenwijdig. Hij waaiert een heel klein beetje uit. Dichtbij merk je daar niets van, maar op honderden meters wordt de stip merkbaar groter en daardoor ook minder fel per vierkante centimeter. Dat is een van de redenen waarom een stip op grote afstand zwakker oogt. Een stevige behuizing helpt om de lens en de laserbron mooi op één lijn te houden.

Waarom zie je soms de straal zelf?

Een laserstraal is in principe onzichtbaar van opzij: je ziet alleen de stip waar hij een oppervlak raakt. Maar als er stof, rook of waterdruppeltjes in de lucht hangen, wordt een klein deel van het licht naar je ogen verstrooid. Dan zie je de straal als een lijn. Bij groen in een zeer donkere, vochtige nacht zie je dat het best.

Vermogen en laserklasse

Hoe fel een laser is, hangt af van het vermogen, uitgedrukt in milliwatt (mW). Laserpennen voor consumenten vallen in laserklasse 2: zichtbaar licht met een laag vermogen, waarbij de knipperreflex van het oog je beschermt bij een korte, toevallige blik in de straal. Al onze lasers hebben tot 1 mW en worden gemeten voor verzending. Bewust in de straal kijken blijft gevaarlijk, ook bij klasse 2. Lees meer over veilig gebruik van laserpointers en over de regels in is een laserpen legaal in België?

Hoe ver komt dat licht?

Dat hangt vooral af van het omgevingslicht. Voor een groene laser van klasse 2 zie je de stip indicatief binnen 30 m en meer, overdag ca. 100 m op een schaduwrijk oppervlak, bij schemering ca. 300 m en in het donker ca. 1 km. Licht, weer en ondergrond spelen altijd mee. Meer in laserpen voor grote afstand.

Samengevat

Een laserpen zet elektrische energie uit een batterij om in een smalle bundel licht van één kleur. Rood en violet komen rechtstreeks uit een diode, groen ontstaat via een paar tussenstappen. De lens houdt de straal smal, waardoor je ver weg nog een kleine stip ziet. Wil je zelf ervaren hoe dat eruitziet? Begin met de X1 of kies meteen de oplaadbare G3 Pro.