PL:Michelson-Interferometer
Aus Wiki Physik und ihre Didaktik
Auf dieser Seite befinden sich die Materiallisten, Aufbauanleitungen und Versuchsbeschreibungen für die Teilversuche der Schülerlaborsreihe Interferometer. Die SuS bekommen begleitend zu den Versuchen einen Moodle-Kurs auf dem iPad, der alle Teilversuche begleitet. Die Versuche 2, 3 und 4 können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Versuch 5 eignet sich gut als Abschlussversuch.
Einführungsvortrag
Wichtige Hinweise
- Laserstrahlung: Nicht in den Laser schauen. Sich nicht auf Augenhöhe mit Laserstrahl begeben. Uhren/Schmuck ausziehen.
- Strom (nur Versuch 2): Während das Netzgerät an ist, nichts am Aufbau anfassen. Falls der Draht glüht oder es komisch riecht, Netzgerät ausschalten.
- Optische Bauteile nicht anfassen, Handschuhe verwenden. Laser nicht abknicken.
- Unterlegscheiben verwenden, um Postholder nicht zu verkratzen
Grundaufbau Michelson-Interferometer
Material für einen Aufbau
- Breadboardbox
- Breadboard
- Mechanische Stage (Bestenfalls NanoFlex 5mm Travel Translation Stage)
- gründer Laser (mounted) inkl. Netzteil und passendem "Netzteilaufsatz"
- Linse mit Brennweite f<100 mm (mounted)
- Strahlteiler (50:50, nicht-polarisierend) (mounted)
- 2 Spiegel (mounted)
Aufbauanleitung
- Drei Postholder in rechtem Winkel auf das Board schrauben. Schirm, Strahlteiler und Laser in den Postholdern so befestigen, dass der Laserstrahl den Strahlteiler mittig trifft.
- Einen Postholder auf der verschiebbaren Stage befestigen. Verschiebbare Stage und weiteren Postholder rechtwinklig auf dem Board befestigen, sodass beide Postholder ungefähr gleich weit vom Strahlteiler entfernt sind (ca. 10-20 cm). Jeweils einen Spiegel in den Postholdern justieren, sodass der Laserstrahl beide mittig trifft.
- Position der Spiegel so feinjustieren, dass die beiden Laserpunkte auf dem Schirm genau aufeinander liegen. (Tipp: Den Schirm einige Meter weiter weghalten und Punkte dann justieren.)
- Einen Postholder zwischen Laser und Strahlteiler auf das Board schrauben und Linse darin so montieren, dass ein Interferenzmuster auf dem Schirm sichtbar ist.
- Mithilfe der Schrauben an den Spiegeln das Zentrum des Interferenzmusters ins Zentrum der Abbildung bringen.
Tipps:
- Vor dem Zusammenschrauben auf Länge der Posts und Postholder achten und passend auswählen damit alle Bauteile auf gleicher Höhe sind.
- Die SuS benötigen für den Aufbau ca. 30-45 min.
Versuch 1: Laserwellenlänge bestimmen
Material für die Erweiterung eines Aufbaus
- NanoFlex 5mm Travel Translation Stage
Aufbauanleitung
- Falls für den Grundaufbau schon die NanoFlex 5 mm Travel Translation Stage verwendet wurde, muss nichts umgebaut werden.
- Andernfalls muss einer der beiden Spiegel auf der NanoFlex 5 mm Travel Stage befestigt auf dem BreadBoard festgeschraubt werden. Die Spiegel müssen dann erneut so justiert werden, dass ein Interferenztmuster auf dem Schirm sichtbar ist.
Versuchsdurchführung
Tipps:
- Vor allem beim An- und Absetzen an der Stellschraube der Stage kann es zu Messfehlern kommen. Daher ist es sinnvoll mindestens 20 Hell-Dunkel-Hell Übergänge zu messen ohne zwischendurch die Hand abzusetzen.
Versuch 2: Wärmeausdehnung
Material für die Erweiterung eines Aufbaus
- an Schraube festgeklebter Spiegel
- Kanthaldraht (ca. 1m lang)
- PT100
- Gleichspannungsquelle
- Handmessgerät
Aufbauanleitung
- Umwickelt die Maschinenschraube, an der der Spiegel festgeklebt ist, mit ca. 1 m Kanthaldraht.
- Ersetzt einen der beiden Spiegel des Michelson-Interferometers durch den an der Schraube festgeklebten Spiegel.
- Bringt an je einem Ende des Drahts ein Kabel mit Krokodilklemme an und steckt die andere Seite des Kabels mit dem Bananenstecker in das Gleichspannungsnetzgerät.
- Schließt einen PT100 mit ??? und zwei Kabeln an ein Handmessgerät an.
Versuchsdurchführung
Versuch 3: Brechungsindex von Glas
Material für die Erweiterung eines Aufbaus
- Objektivträger (1mm Dicke)
- Drehbare Stage
Aufbauanleitung
Versuchsdurchführung
Versuch 4: Brechungsindex von Luft
Material für die Erweiterung eines Aufbaus
- Vakuumkolben
Aufbauanleitung
Versuchsdurchführung
Versuch 5: Weißlichtinterferenz
Material für die Erweiterung eines Aufbaus
- Handytaschenlampe
- NanoFlex 5mm Travel Translation Stage
Aufbauanleitung
Versuchsdurchführung
