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10 kPas), wird die Vakuumzelle wieder mit Luft ge-
füllt. Jetzt kann noch eine Messreihe bei Überdruck
(bis max. 200 kPas entsprechend 1 bar Überdruck)
durchgeführt werden.
5.3.3 Versuchsauswertung
•
Beim Druck p = 0 ist die Brechzahl n(p = 0) = 1.
Mit zunehmendem Druck steigt die Brechzahl
gemäß
∆
n
( ) = +
n p
1
p
∆
p
an.
•
Zur Ermittlung der Brechzahl beim Normaldruck
ist also zunächst die Steigung ∆n / ∆p zu bestim-
men. In erster Nährung gilt:
∆
λ ∆
n
m
=
∆
∆
p
2
l
p
z
•
Dabei ist m die Anzahl der entstehenden bzw.
verschwindenden Ringe, λ ist die Lichtwellenlänge
und l
ist die innere Länge der Vakuumzelle
Z
(hier 41 mm). Wurde also beispielsweise bei
einer Druckabsenkung um ∆p = 90 kPas das
zugehörige ∆m = 25 bestimmt, dann ergibt sich
∆n / ∆p = 2,14×10
-9
1/Pas.
•
Demnach beträgt die Brechzahl von Luft bei
Umgebungsdruck (100 kPas) also n = 1,00021. In
2)
der Literatur
ist n = 1,00029 zu finden.
6. Twyman-Green Interferometer
• Mit diesem Versuch kann die Oberflächengüte op-
tischer Bauteile bestimmt werden. Normalerweise
wird unter einem Twyman-Green Interferometer ein
Interferometer verstanden, bei dem der (Laser-)
Lichtstrahl aufgeweitet und parallel ist. Zum qua-
litativen Verständnis des Funktionsprinzips kann
aber auch – wie bei den bisherigen Versuchen –
aufgeweitetes aber nicht paralleles Licht verwen-
det werden.
6.1 Versuchsaufbau
•
Als Beispiel für eine schlechte optische Oberflä-
che wird ein transparenter Klebefilm verwendet,
der auf einer Glasplatte aufgeklebt ist und beim
normalen Durchschauen durchaus homogen aus-
sieht.
•
Der Versuchsaufbau entspricht zunächst dem
Standardversuch (siehe Abschnitt 5.1.1). Dann
wird die Glasplatte mit Drehhalter gemäß Fig. 5
in den vorderen Teilstrahl eingebracht und der
justierbare Spiegel wird noch minimal nachge-
stellt, um die Interferenzringe mittig auf dem
Schirm zu erhalten.
6.2 Versuchsdurchführung und Interpretation der
Beobachtungen
•
Auf der rechten Seite des Beobachtungsschirms
2) H. Stöcker, Taschenbuch der Physik, Deutsch, 1998
sind, ebenso wie bei Versuch 5.1, gleichmäßige
Interferenzringe zu sehen. Auf der linken Seite
hingegen sind die Ringe ausgefranst und teilweise
befinden sich in eigentlich dunklen Bereichen
helle Punkte und umgekehrt. Da aus Versuch 5.2
bekannt ist, dass bereits sehr kleine Schichtdicken-
änderungen (in Versuch 5.2 durch Drehen der
Glasplatte erreicht) zur Verschiebung der
Interferenzringe führen, liegt hier die Vermutung
nahe, dass die Störungen in den Ringen auf die
ungleichmäßige, hügelige Oberfläche des Klebe-
films zurückzuführen sind.
Fig. 5: Versuchsaufbau zur Messung der Oberflächengüte optischer Bauteile
7. Fabry-Perot Interferometer
7.1 Versuchsaufbau
•
Der Aufbau der Komponenten auf der Grundplatte
ist in Fig. 6 dargestellt. Bei der folgenden Beschrei-
bung des Aufbaus wird davon ausgegangen, dass
alle Grundeinstellungen vorgenommen werden
müssen.
•
He-Ne-Laser an den Laserträger schrauben (s. a.
Bedienungshinweise, Lasermontage) und
ungefähr gerade vor die Aufweitungslinse stellen.
•
Justierbaren Spiegel und Aufweitungslinse entfer-
nen und den Laser leicht um die vertikale Achse
gedreht vor die Grundplatte stellen. Dann die
Neigung des Lasers so justieren, dass der auf den
Laser zurückreflektierte Teilstrahl auf gleicher
Höhe mit dem ausgesendeten Strahl liegt. Wenn
jetzt der Laser wieder gerade vor die Grundplatte
gestellt wird, sollten sich zwei Punkte auf dem
Beobachtungsschirm zeigen, die durch eine Nach-
justierung zur Deckung zu bringen sind.
•
Aufweitungslinse in den Strahlengang bringen und
ggf. die Strahlhöhe durch gleichmäßiges Drehen
aller 3 Rändelschrauben justieren. Danach ggf.
nochmals zu 2. zurückkehren. ( Jetzt sind evtl.
bereits schwache Interferenzringe auf dem Schirm
zu sehen, da die eigentlich durchlässige Glasseite
des fein verstellbaren Spiegels auch minimale
Reflexionen aufweist.)
•
Aufweitungslinse wieder um etwa 90° aus dem
Laserstrahl schwenken.
•
Justierbaren Spiegel sehr vorsichtig montieren.
Der Abstand zwischen den beiden Spiegeln sollte
etwa 2 mm betragen.
5
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