Das Michelson­-Interferometer – Interferenz

Summary

In diesem Video wird das Michelson-Interferometer vorgestellt, ein effektives Werkzeug zur Messung der Wellenlänge von Laserlicht. Der Aufbau umfasst eine Strahlungsquelle, einen Strahlteiler und zwei Spiegel. Licht wird auf den Strahlteiler geleitet, wo es in zwei Strahlen aufgeteilt wird, die dann zu den Spiegeln reflektiert und wieder kombiniert werden. Durch die Analyse der Interferenzmuster können die Wellenlängen des Lichts bestimmt werden. Der Prozess der Spiegelverschiebung wird erklärt, um pathen Unterschiede zu erzeugen, die entscheidend für die Beobachtung konstruktiver und destruktiver Interferenz sind, und abschließend wird die Berechnung der Frequenz anhand der Wellenlänge dargestellt.

Takeaways

• 😀 Der Michelson-Interferometer ist ein geeignetes Experiment, um die Wellenlänge eines Lasers zu messen.
• 🔍 Eine monochromatische Lichtquelle, wie ein Laser, ist erforderlich.
• 🪞 Für den Aufbau werden zwei vollständig reflektierende Spiegel und ein halb durchlässiger Spiegel benötigt.
• 📏 Die Anordnung umfasst den Laser, Detektor und Spiegel an den Ecken und den halb durchlässigen Spiegel in der Mitte.
• 💡 Wenn der Laser eingeschaltet wird, spaltet der halb durchlässige Spiegel den Lichtstrahl in zwei Teile.
• 🔄 Beide Lichtstrahlen überlagern sich und erzeugen Interferenzmuster.
• 🆗 Konstruktive Interferenz tritt auf, wenn der Wegunterschied null ist; destruktive Interferenz bei einem Wegunterschied von λ/2.
• 📐 Um einen Wegunterschied von λ/2 zu erreichen, muss einer der Spiegel um λ/4 verschoben werden.
• ⚙️ Ein Beispiel zeigt, dass die Verschiebung eines Spiegels um 200 nm zu einer Wellenlänge von 800 nm führt.
• 🚀 Hohe Auflösung des Interferometers ist notwendig, um kleine Wegunterschiede präzise zu messen.

Q & A

Wie wird die Wellenlänge eines Lasers gemessen?

Die Wellenlänge eines Lasers kann mithilfe eines Michelson-Interferometers gemessen werden.

Welche Geräte werden für das Michelson-Interferometer benötigt?

Benötigt werden eine monochromatische Lichtquelle (wie ein Laser), zwei vollständig reflektierende Spiegel, ein halb durchlässiger Spiegel und ein Detektor.

Was passiert, wenn der Laserstrahl auf den halb durchlässigen Spiegel trifft?

Der Laserstrahl wird teilweise durchgelassen und teilweise reflektiert, wodurch zwei Lichtstrahlen entstehen.

Wie beeinflusst der Wegunterschied zwischen den beiden Lichtstrahlen die Interferenz?

Wenn die Wege gleich lang sind, kommt es zu konstruktiver Interferenz; ist einer der Wege um eine halbe Wellenlänge länger, kommt es zu destruktiver Interferenz.

Was bedeutet konstruktive Interferenz?

Konstruktive Interferenz bedeutet, dass die Wellen der beiden Lichtstrahlen in Phase sind und sich verstärken, was zu einem hellen Punkt führt.

Wie wird der Wegunterschied zur Erzeugung eines Interferenzminimums eingestellt?

Ein Spiegel wird so verschoben, dass der Wegunterschied zwischen den Lichtstrahlen genau eine halbe Wellenlänge beträgt.

Was ist der Effekt, wenn der Spiegel um 200 Nanometer verschoben wird?

Wenn der Spiegel um 200 Nanometer verschoben wird, erzeugt dies einen Wegunterschied von 400 Nanometern, was zu einem Interferenzminimum führt.

Wie wird die Wellenlänge (λ) aus dem Wegunterschied berechnet?

Die Wellenlänge wird berechnet, indem man den Wegunterschied verdoppelt: λ = 2 × Wegunterschied.

Wie wird die Frequenz des Lichts aus der Wellenlänge bestimmt?

Die Frequenz wird mit der Formel c = λ × f berechnet, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.

Warum ist es wichtig, das Interferometer hochauflösend zu gestalten?

Ein hochauflösendes Interferometer ist wichtig, um kleine Wegunterschiede präzise messen zu können.