Praktikum: Messen mit Interferenz von Licht

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Warnhinweis!

Laserwarnschild.png

Das gebündelte, intensive Licht eines Lasers kann die Augen schädigen!

Daher sind folgende Verhaltensregeln unbedingt einzuhalten:

1) Der Laser wird nur eingeschaltet, wenn er fest montiert ist und geeignet ausgerichtet ist.
2) Der Laser wird nur während der Justierung und Messung eingeschaltet und danach wieder abgeschaltet.
3) Alle Experimente werden auf dem Fußboden durchgeführt und nach der Messung gleich wieder auf den Tisch gestellt.

Wellenlänge eines Lasers mit einer CD bestimmen

  • Bestimmen Sie die Wellenlänge des roten (oder grünen) Lasers und schätzen Sie den Fehler ab.
Material
Ein Laserpointer (Wasserwaage mit Laser), eine CD mit einem Spurabstand von [math]1{,}60\,\rm \mu m[/math][1], zwei Halterungen und Standfüße, ein Maßband
Aufbau
Der Versuch muss anders ausgerichtet werden: Die Wand sollte parallel zur CD sein.

Die CD und den Laser auf die Halterungen montieren. Beide so positionieren, dass die "gespiegelten" Lichtstrahlen auf eine ca. ein Meter entfernte Wand fallen können.
Dann den Laser einschalten und den Strahl so justieren, dass er rechts oder links neben dem Loch der CD auftrifft. Das Interferenzmuster ist dann horizontal.
Die CD so ausrichten, dass der Lichtstrahl möglichst senkrecht auf die CD fällt. (Warum ist das wichtig?)

Messen

Jede/r der Gruppe macht eine einfache Skizze der Versuchsanordnung und benennt die zu messenden Größen und schreibt die Messergebnisse auf. Bedenken Sie dabei, dass der Abstand zwischen CD und Wand nicht dem Abstand zwischen CD und Maxima ist!
Notieren Sie Ihre Messungen mit einem von Ihnen geschätzten Fehler, zum Beispiel:

[math]L=135\,\rm cm \quad (\pm \, 1{,}5\,\rm cm)[/math]
Auswertung

Zur Auswertung verwendet man die Formeln für ein Gitter.
Zur Abschätzung der Messgenauigkeit setzen Sie Ihre maximalen oder minimalen Messwerte so ein, dass Sie einmal einen Maximalwert, einmal einen Minimalwert erhalten, zum Beispiel:

[math]\lambda_{min}= 653\,\rm nm \quad \lambda_{max}= 664\,\rm nm \quad \Rightarrow \quad \lambda= 658{,}5 \quad (\pm \, 5{,}5\,\rm nm) [/math]

Falls der Laser eine Angabe zur Wellenlänge hat, können Sie ihr Messergebnis damit vergleichen.

Messen von Haardicken mit Hilfe eines Lasers

  • Bestimmen Sie die Dicke von mindestens zwei Haaren verschiedener Farbe.
Material
Ein Laserpointer (Wasserwaage mit Laser) mit Halterung, eine Dia-Halterung, Klebstreifen, Haare, ein Maßband
Aufbau

Den Laser auf eine ca. drei Meter entfernte Wand ausrichten. Ein Haar senkrecht in den Diarahmen mit Klebstreifen befestigen und in den Strahlengang stellen.
Dann den Laser einschalten und den Strahl so justieren, dass er das Haar trifft.

Messen

Hier kann es sinnvoll sein die Minima des Interferenzmuster zu messen, sie sind häufig besser sichtbar.
Auch hier macht jede/r der Gruppe eine Skizze und notiert die Messergebnisse zusammen mit dem geschätzten Fehler.

Auswertung

Nach dem Babinetschen Prinzip erzeugt das Haar das Interferenzmuster eines Einfachspalts. Zur Auswertung verwendet man dementsprechend die Formeln für einen Einfachspalt.
Zur Abschätzung der Messgenauigkeit setzen Sie wieder Ihre maximalen oder minimalen Messwerte ein.
Vergleichen Sie ihr Ergebnis mit Literaturangaben.

Vermessen eines Stoffgewebes

  • Bestimmen Sie die Fadenbreite und die Anzahl der Fäden pro cm in beiden Webrichtungen.
Material
Ein Laserpointer (Wasserwaage mit Laser) mit Halterung, ein Polyesterschal
Aufbau

Den Laser auf eine ca. drei Meter entfernte Wand ausrichten. Den Schal so über den Laser hängen, dass er senkrecht zum Strahlengang liegt.
Dann den Laser einschalten.

Messen

Jede/r der Gruppe skizziert das zu beobachtende Interferenzmuster ab und notiert daran die vorher gemessenen Werte mit einer Fehlerabschätzung.

Auswertung

Das "Einfachspaltmuster" kann man verwenden, um die Breite der Lücken zwischen den Fäden zu berechnen.
Mit dem "Gittermuster" berechnet man den Abstand der Mitten der Lücken.
Zur Abschätzung der Messgenauigkeit setzen Sie wieder Ihre maximalen oder minimalen Messwerte ein.

Fußnoten

  1. ↑ Wikipedia: Vergleich optischer Datenträger. (27.11.2017)

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