Hoe bepaal ik of een laserstraal schadelijk is voor onze ogen?

[Astone]

Ik heb een laser en ik wil weten of deze veilig is. Dat wil in dit geval zeggen dat de reactietijd van onze ogen snel genoeg is om weg te kijken voordat de laser schade aanricht. Neem even aan dat het om een buitensituatie gaat, met de laser toevallig precies op iemands oog gericht en deze gaat onverwacht aan...
 
De golflengte van de laser is 532nm en het uitgaande vermogen is 250mW. De diameter van de straal is 2 mm en beam expander vergroot de straal 4x, dus tot 8 mm doorsnede. Het oppervlak van de doorsnede van de laserstraal is dus: pi * (8 / 2) ^ 2 = 50 mm2 en de energie per oppervlakte is daarmee E = 250 mW / 50 mm2 = 5 mW/mm2
 
Onze ogen hebben een diafragma van 2 tot 7 mm, laten we even uitgaan van 5 mm, het is immers buiten. De 'oppervlakte' van de doorsnede van de binnenkomende laserstraal is dan: pi * (5 / 2) ^ 2 = 20 mm2, dus er komt 20 * 5mW = 100 mW licht het oog binnen. Onze reactietijd is ca. 0,15 seconden, maar men houdt voor de veiligheid vaak 0,25 seconden aan. Kortom, er komt maximaal 100 mW * 0,25 sec = 25 mWs (= 0,025 J) het oog binnen.
 
Maar nu, het gaat om een buitensituatie, dus ik ga er even vanuit dat mensen scherpstellen op de horizon. Daarmee valt is de brandpuntsafstand van de lens gelijk aan de afstand tussen de lens en het netvlies, met als resultaat dat evenwijdige lichtstralen, zoals die van de laser, theoretisch samenvallen in 1 punt, dus met een radius van 0. Daarmee komt de totale hoeveelheid licht per oppervlakte op dat ene punt op het netvlies op 25mWs / 0 mm2 = INF J/mm2. Klinkt als schadelijk
 
Weet iemand wat ik fout doe? Of heeft een van jullie een ander idee hoe ik er achter kan komen of de laser schadelijk is of niet?

[DePurpereWolf]

De brandpunt afstand van de lens is niet op het netvlies. Als al het licht op een plaats zou komen zou je niet kunnen differentieren. de lens moet dus een beeld maken op je netvlies en wel op de 'gele vlek'. Dit is de lichtgevoelige plek op je netvlies met de kegeltjes en staafjes zitten. Deze is zo'n 5.5 mm in diameter.  

[Jan van de Velde]

De brandpunt afstand van de lens is niet op het netvlies. 

maar voor evenwijdig invallende lichtstralen is dat een "difference that hardly makes a difference". Als ik kijk naar een lichtvlekje met een diameter van een centimeter, op 2,5 m afstand (voorwerpsafstand) terwijl de beeldafstand in mijn oog vanzelfsprekend slechts ca, 2,5 cm is, dan heeft het beeld op mijn gele vlek slechts een diameter van eenhonderste centimeter. De oppervlakte van het vlekje is dan een factor 10 000 kleiner.
 

 
Ik heb een laser en ik wil weten of deze veilig is. Dat wil in dit geval zeggen dat de reactietijd van onze ogen snel genoeg is om weg te kijken voordat de laser schade aanricht. 
 

Ik zou zeggen, als mijn ogen de neiging krijgen om weg te gaan kijken is het licht per definitie schadelijk en zou ik allang niet meer van "veilig" spreken.
Bestaat er eigenlijk wel zoiets als een "veilige" laser? 

[Michel Uphoff]

5 mW/mm²

 

Dat is dus 5 kW/m², ongeveer 5 keer zoveel als direct in de Zon kijken. 'Zonnestaarders' beweren minuten lang achtereen naar de Zon te kunnen kijken zonder merkbare blijvende schade. Indien dit correct is, lijkt een kwart seconde nauwelijks schadelijk.

 

Maar, het is wel monochromatisch licht ipv een compleet zonnespectrum. Een deel van het zonlicht komt niet eens aan op het netvlies maar gaat verloren als warmte in lens en oogbol. Daar tegenover staat de hoge schadelijkheid van de UV frequenties in het zonlicht, frequenties die in die laser niet voorkomen.

 

Dat laserlicht heeft een frequentie die overeenkomt met de hoogste lichtgevoeligheid van het oog (550nm). Anders dan bij sommige rode (en IR) lasers zal het dus niet zo zijn dat men onbewust van het gevaar te lang in het licht zal kunnen kijken. Er zijn echter gevallen bekend van (dronken) mensen die expres langer in een 5mW laser keken en daar beschadigingen aan over hielden.

 

Jouw laser is maar liefst 250 mW, en dat kan op kortere afstanden toch schadelijk zijn voor het oog. Uit deze bron de volgende grafiekjes:

 

2011-12-eye-and-viz-hazard-chart-1-mrad-top-only 1778 keer bekeken

2011-12-eye-and-viz-hazard-chart-1-mrad_750w 1778 keer bekeken

 

Een 250 mW groense laser zou tot op ruim 100 meter nog schadelijk kunnen zijn als er direct in een oog geschenen zou worden. Maar dat is wel zonder jouw beam expander die het oppervlak 16 keer vergroot. Maar ook lasers van 25 mW en minder hebben nog een (geringe) afstand waarop ze gevaarlijk zijn.

 

Ik zou gebruik van deze laser in situaties waarbij er direct in ogen geschenen kan worden vermijden.

[DePurpereWolf]

Het maakt wel veel uit Jan. Als je laser licht focuseerd, dan ben je (even niet gebruikmakend van gaussische optica) dus een enorme hoge intensiteit aan het maken.
 
Probeer de optica die je gebruikt om een beeld te vormen niet te verwisselen met laser optica. Het lijkt veel op elkaar maar het is net niet hetzelfde.