Messer aus Licht

ЧАСТЬ 4

L = Lampe; R = Rubinstab; S = Spiegel;

tS = teildurchlassiger Spiegel; Ls= Laserstrahl

Wie kann man ein Auge im Innern operieren, ohne es zu zerstören? Seit kurzem besitzt die Medizin das Instrument, welches hierzu nötig ist: ein Messer aus Licht, den sogenannten „Laser“.

Ein einfacher Laser besteht aus einem Stab (R) aus Aluminiumoxid, dem etwas Chrom beigemischt ist. Diesen roten, transparenten Stoff bezeichnet man als Rubin. Die beiden Enden des Stabes sind durch zwei Spiegel begrenzt. Einer der Spiegel (tS) ist teildurchlässig, das heißt, daß ein Teil des Lichtes ihn durchdringen kann. Dieser Rubinstab wird von einer Lampe (L) bestrahlt, die ein starkes grünes Licht aussendet.

Angenommen, ein „grünes“ Lichtquant (ein Photon) von der Lampe trifft auf ein Atom des Rubinstabs. Ein Elektron dieses Atoms absorbiert das Photon und speichert seine Energie. Dabei „springt“ das Elektron auf eine höhere Bahn. Nach einer gewissen Zeit fällt es um eine Stufe zurück. Dabei gibt das Elektron einen Teil der aufgenommenen Energie als „rotes“ Photon wieder ab. Das Elektron springt nicht sofort auf die ursprüngliche Bahn zurück, sondern in zwei Stufen.

Nehmen wir weiter an, ein solches „rotes“ Photon trifft auf ein Elektron, das ebenfalls ein „grünes“ Lichtquant absorbiert hat. Sofort gibt auch dieses Elektron ein „rotes“ Photon ab, und nun wandern beide Photonen „Hand in Hand“ zusammen weiter – mit genau derselben Schwingung und in genau dieselbe Richtung. Die zwei Photonen treffen auf andere Atome (A₃ und A₄), die Lichtquanten gespeichert haben, und wiederum werden Photonen frei, die sich den ersten anschließen. Durch die beiden Spiegel werden sie viele Millionen mal im Rubinstab hin- und herflektiert. Diese wie disziplinierte Soldaten in „gleichem Schritt“ marschierenden Photonen nehmen auf ihrem Weg immer mehr „Kameraden“ mit; so entsteht ein intensiver Strahl einfarbigen, scharf gebündelten Lichts, der durch den teildurchlässigen Spiegel als Laserstrahl (Ls) aus dem Rubinstab schießt.

Laserstrahlen dienen als Träger von Energie und Information. Mit Hilfe von Linsen kann man sie auf Durchmesser von einem Hunderttausendstel Zentimeter konzentrieren. Dadurch entstehen Strahlen von einer solchen Energiedichte, dass man damit die härtesten Stoffe wie Stahl und Diamanten, aber auch Organe des menschlichen Körpers mit höchster Präzision durchbohren und schneiden kann. Wie gewöhnliches Licht dringen sie durch unsere Sehlinsen, ohne sie zu schädigen, und erlauben Operationen sogar im Innern der Augen.

1. Vervollständigen Sie bitte die Beschreibung eines Lasers, indem Sie die folgenden Wörter an der richtigen Stelle einsetzen.

Rubinstab – Licht – Lampe – Spiegel – Stab – Spiegel – Rubin – Chrom – Stab – Aluminiumoxid – Licht

Ein Laser besteht aus einem... aus... und... Der rote transparente Stoff heißt.... Die Enden des... sind durch 2... begrenzt. Einer der... ist teildurchlässig.

Dadurch kann ihn... durchdringen. Der... wird von einer... bestrahlt, die ein grünes... aussendet.

2. Verbinden Sie die folgenden Sätze mit einem Relativpronomen.

Beispiel

Der Rubinstab wird von einer Lampe bestrahlt. Diese Lampe sendet ein starkes grünes Licht aus. → Der Rubinstab wird von einer Lampe bestrahlt, die ein starkes grünes Licht aussendet.

1. Ein „rotes“ Photon trifft auf ein Elektron. Dieses Elektron hat ebenfalls ein „grünes“ Lichtquant absorbiert.

2. Die zwei Photonen treffen auf andere Atome. Diese Atome haben Lichtquanten gespeichert.

3. Es werden Photonen frei. Diese Photonen schließen sich den ersten an.

4. Es entsteht ein intensiver Strahl einfarbigen, scharf gebündelten Lichts. Dieser Strahl schießt durch den teildurchlässigen Spiegel als Laser aus dem Rubinstab.

3. Sie arbeiten als Arzt/Ärztin in einem Krankenhaus, Ihr/e Chef/in will die Laseroperation einführen. Führen Sie mit ihm/ihr ein Gespräch über Vorteile und Schwierigkeiten bei dieser Behandlung.

14. Beton – Stahlbeton – Spannbeton

Ohne Beton wäre die moderne Baukunst nicht denkbar. Beton ist eine Mischung aus Zement, Wasser und Zuschlagstoffen wie Sand und Kies, die im Laufe von etwa 28 Tagen härtet und einen festen Baustoff bildet.

Beton läßt sich in beliebige Formen gießen. Er hat eine hohe Druckfestigkeit, doch seine Zugfestigkeit ist leider gering. Dies zeigen die Abbildungen l und 2.

Abb. 3 Abb. 2 Abb. 1

Im oberen Teil des Betonträgers entstehen Druckkräfte, im unteren Teil Zugkräfte. Die Druckkräfte schaden dem Bauteil nicht, doch die Zugkräfte reißen den Träger auf. Er bricht und stürzt ein.

Wie kann man die Zugfestigkeit des Betons erhöhen? Zu diesem Zweck werden Stahlstäbe an den Stellen des Trägers eingefügt, wo die Zugkräfte am stärksten sind. Die Zugfestigkeit von Stahl ist zwanzigmal größer als die von Beton. Auch jetzt können Risse in den Zugzonen entstehen, doch der Stahl verhindert ein Brechen des Trägers (Abb. 3).

Die Festigkeit eines Bauteils aus Beton läßt sich jedoch noch weiter erhöhen. Dies geschieht durch das sogenannte „Vorspannen“. Der Teil des Balkens, in dem später die größten Zugkräfte herrschen, wird vor der Belastung komprimiert, das heißt, der eingebaute Spannstahl wird gegen den Träger gespannt, so daß dort Druckkräfte entstehen. Diese gleichen während der Belastung die Zugkräfte aus, die Summe der Kräfte ist null, und die Zugspannung verschwindet (Abb. 4 und 5).

Abb. 5 Abb. 4

Abb. 9 Abb. 8 Abb. 7 Abb. 6

Diese Vorspannung erreicht man durch Einlegen und Spannen von Stahlstäben bzw. Stahldrähten. Es gibt zwei verschiedene Methoden der Vorspannung. Die erste Methode wird im Betonwerk angewendet, wo man die Betonteile herstellt (Abb. 6 und 7), die zweite am Bau (Abb. 8 bis 10).

Im ersten Fall legt man die Stahldrähte in die Schalung, wie es Abb. 6 zeigt. Der flüssige Beton wird eingefüllt, und die Drähte werden gespannt. Wenn der Beton hart ist, löst man die Spannung der Stahldrähte. Der Stahl ist bestrebt, sich auf die ursprüngliche Länge zusammenzuziehen. Dadurch wird Druck auf den unteren Teil des Betonträgers ausgeübt.

Abb. 10

Im zweiten Fall wird der Bauteil erst gespannt, nachdem der Beton erhärtet ist. In einen „Kanal“ wird ein Stahldraht gelegt (Abb. 9), gespannt und an den Enden des Kanals in gespanntem Zustand befestigt (Abb. 10). Schließlich wird der Kanal mit flüssigem Beton ausgefüllt.

Diese Vorspannung erfordert eine hohe Qualität der Werkstoffe, doch sie ermöglicht eine große Ersparnis an Beton und Stahl und damit wesentlich leichtere Baukörper.

1. Was meinen Sie?

l. Welche Vor- und Nachteile hat Beton?

2. Was kann man tun, um die Vorteile auszunutzen und die Nachteile zu verringern?

3. Wie kann man das machen?

2. Welche Substantive kann man zusammensetzen?

Festigkeit

Körper

Kraft

Kunst

Draht

Spannung

Stab

Stoff

Teil

Träger

Wekr

Zone

Bau Beton Druck Stahl Zug

Was bedeuten die zusammengesetzten Substantive, die Sie gefunden haben?

3. Vervollständigen Sie bitte die Tabelle.

Substantiv	Adjektiv	Verb
Härte	Hart	härten
	Fest
Bau
		erhöhen
	Stark
	Flüssig
		neutralisieren
		einfüllen
Länge
		lösen

15. Am Anfang der dritten industriellen Revolution

„Robby“ und „Goli“ gehören zu den unermüdlichsten Monteuren des Volkswagenwerks. Sechzehn Stunden täglich sind sie an den Montagebändern für den Zusammenbau des VW Golf beschäftigt. Sie arbeiten im Liegen und Stehen; sie schweißen, schrauben, schleifen und lackieren. Sie legen Kurbelwellen und Blechteile millimetergenau an die richtige Stelle, machen eintönigste und schwierigste Arbeiten, ohne je mehr Lohn zu fordern und ohne eine einzige Zigaretten- oder Kaffeepause. Robby und Goli sind Roboter, die durch Mikroprozessoren gesteuert werden. Das „Gehirn“ eines solchen Kleinrechners besteht aus einigen Zehntausend elektronischen Bauelementen, die auf einem Chip von der Größe einer halben Briefmarke untergebracht sind.

VW baut seine Roboter selbst. Der größte Teil, etwa 500, arbeitet im Werk Wolfsburg. 1990 sollen bei dem Automobilkonzern rund 2000 solcher Automaten „beschäftigt“ sein.

Nicht allein die Autoindustrie wird durch die Computertechnik verändert. In allen Industriezweigen rechnen und speichern Mikroprozessoren; sie kontrollieren komplizierte Produktionsvorgänge und übernehmen selbst die Steuerung und Überwachung von Großanlagen bis hin zu Atomkraftwerken. Computer sind heute die Träger des Fortschritts, die Wegbereiter der „dritten industriellen Revolution“.

Dieser Fortschritt hilft Millionen sparen, er spart aber leider nicht nur Zeit und Geld. Allein in Wolfsburg haben die Rechner und Roboter 1000 Facharbeiter ersetzt. Ähnliche Beispiele gibt es viele. Anfang der siebziger Jahre lebten fast 32 000 Beschäftigte von der Uhrenindustrie des Schwarzwalds; heute sind es nur 18 000. Früher waren zur Herstellung einer mechanischen Uhr etwa tausend Arbeitsgänge erforderlich; eine moderne elektronische Uhr dagegen wird nur noch aus fünf Teilen montiert. 14 000 Arbeiter wurden überflüssig.

Längst sind Mikroprozessoren intelligent genug, um Schreib- und Konstruktionsaufgaben zu übernehmen. Jeder zweite der insgesamt fünf Millionen Angestellten, die in der Bundesrepublik als Schreibkräfte oder Korrespondenten arbeiten, muß damit rechnen, daß er binnen zwölf Jahren von einem Computer abgelöst wird.

Werden Computer in menschenleeren Fabriken und Büros uns von aller mühevollen Arbeit befreien? Werden sie schließlich zum Glück für jedermann führen oder zur Arbeitslosigkeit von Millionen?

1. Steht das im Text?

	Ja	Nein
1. Robby und Goli arbeiten an einem Montageband.	O	O
2. Robby und Goli machen nur kurze Pausen.	O	O
3. Mikroprozessoren steuern die Roboter.	O	O
4. Das „Gehirn“ eines Kleinrechners besteht aus einigen Zehntausend Chips	O	O
5. Mikroprozessoren sind in der Lage, Atomkraftwerke zu steuern und zu überwachen.	O	O
6. Durch den Einsatz von Mikroprozessoren kann die Produktion kostengünstiger gestaltet werden.	O	O
7. Der Einsatz von Mikroprozessoren in der Industrie hat nur Vorteile.	O	O
8. Die Herstellung einer mechanischen Uhr ist erheblich unkomplizierter als der Zusammenbau einer elektronischen Uhr.	O	O
9. Die Arbeitsplätze von ca. 2,5 Millionen Schreibkräften und Korrespondenten sind in den nächsten 12 Jahren durch Computer bedroht.	O	O
10. Computer sind die Wegbereiter des Fortschritts.	O	O

2. Bilden Sie bitte Relativsätze nach folgendem Muster:

Robby ist ein Roboter. Er baut Autos zusammen. → Robby ist ein Roboter, der Autos zusammenbaut.

1. Robby ist ein Monteur. Er gehört zu den unermüdlichsten Arbeitern im VW-Werk.

2. Er ist ein Roboter. Mikroprozessoren steuern ihn.

3. Mikroprozessoren sind eine Art Gehirn. Es besteht aus vielen Tausend elektronischen Bauelementen.

4. Die Bauelemente sind auf einem Chip untergebracht. Er hat die Größe einer halben Briefmarke.

5. Robby ist ein Facharbeiter. Er macht die eintönigsten Arbeiten.

6. Er ist ein Arbeiter. Aber man braucht ihm kein Gehalt zu zahlen.

3. Ergänzen Sie bitte die Modalverben.

sollen – brauchen – können – müssen – wollen – mögen

Ein Computer... zuerst programmiert werden. Dann... er die entsprechenden Arbeiten ausführen. Er... viel länger arbeiten als ein Facharbeiter. Aber er... natürlich nicht ununterbrochen tätig sein. Er... auch regelmäßige Wartung. Manche Betriebsleiter... gern einen Computer anschaffen, aber viele Arbeitnehmer sind dagegen, denn sie... durch einen Computer ihre Arbeitsplätze nicht verlieren.

16. Eine Kopie in zehn Sekunden

Einen Text aus einem Buch abzuschreiben war früher die Arbeit von vielleicht einer Stunde; mit Hilfe eines Kopiergerätes erhält man heute eine Kopie des gleichen Textes in wenigen Sekunden. Wie funktioniert ein solches Gerät?

Nehmen wir an, die Seite eines Buches soll kopiert werden. Die betreffende Seite wird umgekehrt auf das Deckglas des Gerätes gelegt, dann drückt man auf den Knopf, der mit „print“ gekennzeichnet ist. Im Innern des Gerätes leuchtet ein Licht auf. Wie in einem Fotoapparat wird dabei das Bild durch ein System von optischen Linsen auf ein sich bewegendes Band projiziert, das eine ähnliche Funktion hat wie der Film in einer Kamera. Auf diesem Band befindet sich eine dünne Schicht Selen (Se). Dieses Element besitzt eine interessante Eigenschaft: Es leitet den Strom um so besser, je stärker es belichtet wird.

Zunächst wird die Selenschicht durch eine Spannungsquelle negativ aufgeladen, erhält also einen Überschuß an Elektronen. Nun wird das „Bild“ des Textes auf die Selenschicht projiziert. An einigen Stellen wird die Schicht belichtet (bl), an anderen Stellen bleibt sie dunkel (ub). Die belichteten Stellen leiten nun den Strom. Deshalb fließen dort die überschüssigen Elektronen zur Unterlage (Ul) ab. Diese Stellen sind nun elektrisch neutral. An den unbelichteten Stellen dagegen bleiben die negativen Ladungen (–) erhalten. Auf dem Band entsteht also ein unsichtbares „elektronisches“ Bild des zu kopierenden Textes.

Dieses Bild muß nun sichtbar gemacht werden. Dazu wird auf das Band ein feines, schwarzes Farbpulver gestreut, das positiv (+) geladen ist. Da sich die negativen Ladungen auf der Selenschicht und die positiv geladenen Farbteilchen anziehen, bleibt die Farbe an den unbelichteten „dunklen“ Stellen haften. Auf dem Band entsteht also ein „Pulverbild“. Dieses wird mit Hilfe einer Walze auf ein Blatt Papier gepreßt und dann erhitzt, damit die Farbe sich fest mit dem Papier verbindet. Die Kopie ist fertig. Schließlich wird das ganze Selenband wieder negativ aufgeladen und ist somit vorbereitet, das nächste elektronische Bild aufzunehmen.

1. Ergänzen Sie bitte.

Auf diesem Band befindet sich eine... Schicht.... Dieses... besitzt eine interessante Eigenschaft: Es leitet den Strom um so..., je... es... wird. Zunächst ist die Selenschicht... geladen, hat also einen... an Elektronen. An den Stellen, wo der „Film“... und daher elektrisch... ist, fließen... von der Selenschicht zur... des Films. Dadurch wird die Ladung.... An den... Stellen dagegen bleiben die... Ladungen erhalten.

2. Steht das im Text?

	Ja	Nein
1. Das Bild wird auf ein sich bewegendes Band projiziert.	O	O
2. Auf den optischen Linsen ist eine Selenschicht	O	O
3. Selen leitet Strom um so schlechter, je weniger es belichtet wird.	O	O
4. Die Selenschicht hat zuerst einen Elektronenüberschuß.	O	O
5. Die Elektronen neutralisieren die Ladung der Selenschicht.	O	O
6. Die unbelichteten Stellen bleiben positiv geladen.	O	O
7. An den unbelichteten Stellen gibt es einen Elektronenmangel.	O	O
8. Das Bild kann man als Foto bezeichnen.	O	O
9. Auf das Band wird negativ geladenes Farbpulver gestreut.	O	O
10. Die Farbe bleibt an den belichteten Stellen kleben.	O	O

3. Welche Wortteile passen zusammen?

Kopier-	-teilchen
Deck-	-apparat
Farb-	-bild
Pulver-	-schicht
Selen-	-glas
Foto-	-gerät
Farb-	-kopie
Foto-	-pulver

4. Finden Sie das Gegenteil zu den folgenden Wörtern aus dem Text?

früher	interessant	Überschuß	fein
gleich	besser	Inneres	anziehen
ähnlich	stärker	belichtet	dunkel

Приложение для спецкурса студентов автотракторного факультета

Дата добавления: 2014-12-27