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Inhaltszusammenfassung für THORLABS EDU-BT1
- Seite 1 EDU-BT1 EDU-BT1/M Knaller-Test Handbuch...
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Seite 2: Inhaltsverzeichnis
Kapitel 6 Didaktische Kommentare ............25 Kapitel 7 Problembehandlung ..............32 Kapitel 8 Bestimmungen ................33 Müllentsorgung liegt in Ihrer Verantwortung ......33 Ökologischer Hintergrund ............. 33 Kapitel 9 Thorlabs weltweit ............... 34 Seite 1 MTN002255-D03 Rev B, April 30, 2014... -
Seite 3: Kapitel 1 Warnsymbole
Knaller-Test Kapitel 1: Warnsymbole Kapitel 1 Warnsymbole Die hier aufgeführten Warnsymbole finden sie eventuell in diesem Handbuch oder auf dem Produkt. Symbol Beschreibung Gleichstrom Wechselstrom Gleich- und Wechselstrom Erdungsanschluss Schutzleiteranschluss Chassisanschluss Potenzialgleichheit An (Versorgung) Aus (Versorgung) Ein-Position Aus-Position Vorsicht: Risiko eines elektrischen Schlages Vorsicht: Heiße Oberfläche Vorsicht: Gefahr Warnung: Laserstrahlung... -
Seite 4: Kapitel 2 Sicherheitshinweise
Knaller-Test Kapitel 2 Sicherheitshinweise WARNUNG Das Lasermodul ist ein Klasse 2 Laser, der keine speziellen Schutzbrillen erfordert. Um Verletzungen zu vermeiden, sollte jedoch nicht direkt in den Strahl geblickt werden. LASERSTRAHLUNG NICHT DEM STRAHL AUSSETZEN LASER KLASSE 2 Seite 3 MTN002255-D03 Rev B, April 30, 2014... -
Seite 5: Kapitel 3 Kurzbeschreibung Und Grundgedanken
Knaller-Test Kapitel 3: Kurzbeschreibung und Grundgedanken Kapitel 3 Kurzbeschreibung und Grundgedanken Kann man das Vorhandensein eines Objekts messen, ohne dass eine Wechselwirkung mit dem Objekt stattfindet? Anders formuliert: Kann man einen Gegenstand sehen, der keinem einzigen Lichtquant ausgesetzt werden darf? In der makroskopischen Welt erscheint das absurd, in der Quantenphysik ist es tatsächlich möglich: nach dem Prinzip der „wechselwirkungsfreien Quantenmessung“. -
Seite 6: Kapitel 4 Aufbau Und Justierung Des Michelson-Interferometers
Knaller-Test Kapitel 4 Aufbau und Justierung des Michelson- Interferometers 4.1. Übersicht über die Einzelkomponenten Für das metrische Versuchspaket gelten zum Teil andere Artikelnummern als für das zöllische Paket. Wenn die Nummern unterschiedlich sind, dann bezeichnet das „(/M)“ die metrische Komponente. So bezeichnet beispielsweise LMR1 den Linsenhalter mit zöllischen Gewinden und LMR1/M den Linsenhalter mit metrischen Gewinden. - Seite 7 Knaller-Test Kapitel 4: Aufbau und Justierung des Michelson-Interferometers 1 x SM05M10 1 x SM05D5 1 x EDU-VS1(/M) Lens Tube Verstellbare Iris-Blende Beobachtungsschirm 1 x CA2812 Koaxialkabel 1 x SM05PD1A 1 x SM05RC(/M) Silizium Photodiode, Halterung für Ø1/2" 350 - 1100 nm, Lens Tube Kathoden-geerdet 1 x T3285...
- Seite 8 Knaller-Test 1 x PH1 (PH20/M) 5 x BA1(/M) 2 x BA2(/M) Ø1/2″ (12,7 mm) Base, 1″ x 3″ x 3/8″ Base, 2″ x 3″ x 3/8″ Post-Halter, (25 mm x 58 mm x 10 mm) (50 mm x 75 mm x 10 mm) Länge 1″...
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Seite 9: Zusammenbau Der Komponenten
Knaller-Test Kapitel 4: Aufbau und Justierung des Michelson-Interferometers 4.2. Zusammenbau der Komponenten Schrauben Sie zunächst die vier Gummifüße an den äußeren vier Bohrungen (mit Vertiefung) des Breadboards fest. Setzen Sie nun die einzelnen Teile des Aufbaus zusammen: Schirm Linse und Strahlteiler Komponenten: Komponenten: Schirm... - Seite 10 Knaller-Test Spiegel Laser Komponenten: Komponenten: Spiegel Laser KM100 Spiegelhalter V-Klemme (Laserhalter) 2″ (50 mm) langer Post 2″ (50 mm) langer Post 2″ (50 mm) langer Post-Halter 2″ (50 mm) langer Post-Halter BA1(/M) Base BA1(/M) Base Befestigen des KM100 auf einem Post Statt eines Gewindes sind in den KM100 Löcher eingelassen.
- Seite 11 Knaller-Test Kapitel 4: Aufbau und Justierung des Michelson-Interferometers Photodetektor Komponenten: Photodetektor Lens Tube Koaxialkabel Lens Tube Halterung BNC T-Adapter Iris BNC Abschlusswiderstand 2″ (50 mm) langer Post Bananenstecker-Adapter 2″ (50 mm) langer Post-Halter BA2(/M) Base Zusammenbau des Photodetektors Verbinden Sie den 2″ (50 mm) langen Post-Halter PH2 (PH50/M) mit der BA2(/M) Ba se. Schrauben Sie dann den 2″...
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Seite 12: Aufbau Und Justierung
Knaller-Test 4.3. Aufbau und Justierung Im Michelson-Interferometer wird ein Laserstrahl an einem 50:50-Strahlteiler aufgeteilt, Teilstrahlen über Spiegel zurückreflektiert Strahlteiler wieder zusammengeführt. Ein Schirm oder Detektor am Ausgang des Interferometers zeigt bei ununterscheidbaren Wegen ein Interferenzmuster. Da man zur Aufweitung bzw. Divergierung des Strahls in der Regel eine Linse verwendet, erhält man ein Ringmuster aus hellen und dunklen Ringen (konstruktive bzw. - Seite 13 Knaller-Test Kapitel 4: Aufbau und Justierung des Michelson-Interferometers Setzen Sie nun den ersten Spiegel (2) auf die Achse des vom Laser kommenden Strahls und richten ihn so aus, dass er in etwa in den Laser zurückreflektiert (bei diesen geringen Leistungen wird der Laser dadurch nicht beschädigt). Abb.
- Seite 14 Knaller-Test Setzen Sie jetzt den zweiten Spiegel (4) ein und achten Sie darauf, dass der davon reflektierte Strahl sich auf dem Strahlteiler mit dem ersten Strahl überlagert. Dies können Sie mit Hilfe der Feinjustierschrauben bewerkstelligen. Insbesondere sollten Sie darauf achten, dass der Abstand von Strahlteiler zu Spiegel in beiden Interferometerarmen möglichst gleich ist.
- Seite 15 Knaller-Test Kapitel 4: Aufbau und Justierung des Michelson-Interferometers Setzen Sie den Schirm (5) an den Ausgang des Interferometers. Sie müssten jetzt die beiden Teilstrahlen als Punkte dort sehen, die sich schon mehr oder weniger überlagern. Ideal wäre, wenn Sie darin bereits ein leichtes Flackern erkennen – das deutet schon auf eine Interferenz hin.
- Seite 16 Knaller-Test kleiner als bei optimaler Justierung. Hier soll nun kurz erläutert werden, warum dies so ist und warum sich überhaupt ein ringförmiges Muster ergibt. Wenn beide Arme des Interferometers unterschiedlich lang sind (und das ist immer der Fall, da eine nanometergenaue Einstellung praktisch nicht möglich ist), dann existieren aus Sicht des Schirms zwei (virtuelle) Lichtquellen, die den Wegen des Laserstrahls durch das Interferometer entsprechen.
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Seite 17: Kapitel 5 Experimentieranleitung Und Aufgaben
Knaller-Test Kapitel 5: Experimentieranleitung und Aufgaben Kapitel 5 Experimentieranleitung und Aufgaben 5.1. Welcher-Weg-Experimente: Wo die klassische Physik versagt Zunächst sollten quantenmechanischen Zusammenhänge durch einfache Betrachtungen durchdacht werden, indem wir gedanklich den Weg von der klassischen Physik zur Quantenmechanik weitergehen. Aufgabe: Wir überlegen zunächst, was passiert, wenn wir z.B. - Seite 18 Knaller-Test Das Photon/Cent-Stück ist nicht teilbar, wie kann es gleichzeitig in Weg 1 und Weg 2 sein, wie es uns die Quantenmechanik lehrt? Hier wird klar: Der Vergleich mit der klassischen Physik versagt jetzt. Es ist nicht mehr vorstellbar, wie das Cent-Stück in Weg 1 UND Weg 2 sein kann.
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Seite 19: Experiment Zur Wechselwirkungsfreien Quantenmessung: Testen Der Knaller Im Michelson-Interferometer
Knaller-Test Kapitel 5: Experimentieranleitung und Aufgaben Erst wenn man „nachschaut“ bzw. das Photon durch eine Störung in einem der Wege kennzeichnet (z.B. einen Knaller wie unten beschrieben), dann wird die entsprechende Wellenfunktion dort zur einzigen Realität, die andere verschwindet (Messprozess, Kollaps der Wellenfunktion). - Seite 20 Knaller-Test Spiegel 2 reflektiert und wird nach erneutem Passieren des Strahlteilers entweder im Detektor detektiert oder zurück in die Laserkavität transmittiert. Der Detektor misst in 50% der Fälle ein Photon, in 50% bleibt er dunkel. (A.1) In den Fällen, in denen der Detektor dunkel bleibt, also das Photon in den Laser zurück fällt, können wir keine Aussage darüber treffen, ob sich ein scharfer Knaller im Aufbau befunden hat oder nicht.
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Seite 21: Analogie-Versuch Zur Wechselwirkungsfreien Quantenmessung Für Den Unterricht
Knaller-Test Kapitel 5: Experimentieranleitung und Aufgaben Zusammenfassend stellt man fest, dass in 25% der Fälle ein scharfer Knaller nachgewiesen werden kann, ohne dass er detoniert. In 50% der Fälle explodiert ein scharfer Knaller und in 25% kann keine Aussage gemacht werden, da das Photon wieder in den Laser propagiert. - Seite 22 Knaller-Test Abb. 8: Aufbau für die Messungen In den folgenden Schritten wird Bezug genommen auf Beispielergebnisse in Tabelle 1. Die Ergebnisse stammen aus drei Messreihen, die bei Tageslicht und bei jeweils unterschiedlichen Abständen des Detektors vom Strahlteiler durchgeführt wurden (Abstand zunehmend von Messung 1 bis 3), was sich sofort an der Gesamtintensität erkennen lässt.
- Seite 23 Knaller-Test Kapitel 5: Experimentieranleitung und Aufgaben Stellen Sie nun das Interferenzmuster durch Drehen an den Einstellschrauben der Spiegel so ein, dass im Zentrum ein Minimum herrscht, also Dunkelheit Die Fotodiode sollte nun in dieses Zentrum gestellt und die Irisblende weit zugedreht werden, sodass nur noch eine kleine Öffnung zu sehen ist .
- Seite 24 Knaller-Test den Detektor treffen. Dies sind genau die Photonen, die uns die Anwesenheit des funktionstüchtigen Knallers im Interferometer verraten. Hätten wir die Möglichkeit, die Photonen einzeln in den Aufbau zu schicken, so bekämen wir nach vielen ausgesendeten Einzelphotonen dasselbe prozentuale Verhältnis. An den Beispielen in Tab.
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Seite 25: Wie Viele Knaller Können Schlussendlich Gerettet Werden
Knaller-Test Kapitel 5: Experimentieranleitung und Aufgaben 5.3. Wie viele Knaller Können schlussendlich gerettet werden? Bisher haben wir in Theorie und Analogieexperiment untersucht, was mit einem Photon passieren kann und welche Wahrscheinlichkeiten dafür herrschen. In einem letzten Schritt wollen wir nun fragen: Wie groß ist der Anteil der scharfen Bomben, der wirklich „gerettet“... -
Seite 26: Kapitel 6 Didaktische Kommentare
Knaller-Test Kapitel 6 Didaktische Kommentare Um den „Knaller-Test“ zu verstehen, sollten bereits grundlegende Begriffe aus • der Quantenmechanik bekannt sein. Vorher sollten also idealerweise Begriffe wie die Interferenz quantenmechanischer Zustände und die Thematik des Messprozesses in der Quantenmechanik eingeführt worden sein (z.B. Schrödingers Katze, s.u.). - Seite 27 Knaller-Test Kapitel 6: Didaktische Kommentare nicht mehr (Zustand 2). Der zentrale Aspekt dieses Gedankenexperiments ist, dass alle Zustände des Systems gleichzeitig existieren und sich überlagern. Sobald die Kiste jedoch geöffnet wird, muss das System in einen Zustand übergehen. Schrödingers Katze stellt darum einen guten Zugang zum Zustandsbegriff dar. Weiterhin hilft dieses Gedankenexperiment auch beim Verständnis von quantenphysikalischer Interferenz und von Welcher-Weg-Experimenten, denn auch hier existieren zwei Zustände, nämlich die beiden möglichen Wege des...
- Seite 28 Knaller-Test Seite 27 MTN002255-D03 Rev B, April 30, 2014...
- Seite 29 Knaller-Test Kapitel 6: Didaktische Kommentare Modell einer scharfen Bombe Dieses Bomben-Modell kann dafür benutzt werden, eine scharfe Bombe in einem Interferometerarm zu simulieren, vgl. Kapitel 5.2 Schneiden Sie dazu das Modell aus und falten Sie es entlang der gestrichelten Linien – Sie erhalten dann eine kleine, standfähige Box, die sie mittels Klebeband fixieren können.
- Seite 30 Knaller-Test Seite 29 MTN002255-D03 Rev B, April 30, 2014...
- Seite 31 Knaller-Test Kapitel 6: Didaktische Kommentare Modell eines Blindgängers Dieses Modell kann zur Veranschaulichung eines Blindgängers verwendet werden. Schneiden Sie den weißen Kreis in der Bombe aus und bauen Sie die Box wie die vorherige auf. Nun kann der Laser durch die inaktive Bombe treten; der Blindgänger wechselwirkt also nicht mit dem Photon.
- Seite 32 Knaller-Test Seite 31 MTN002255-D03 Rev B, April 30, 2014...
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Seite 33: Kapitel 7 Problembehandlung
Knaller-Test Kapitel 7: Problembehandlung Kapitel 7 Problembehandlung Die Laserspots überlagern sich zwar, aber es gibt keine Interferenz • Sehen Sie in der Überlagerung ein Flackern? Wenn nicht, prüfen Sie nach, ob alle Komponenten möglichst exakt ausgerichtet sind (90° Winkel des Strahls nach Reflexion? Ist die Höhe des Strahls über der Platte am Schirm die gleiche wie am Laser direkt?). -
Seite 34: Kapitel 8 Bestimmungen
Knaller-Test Kapitel 8 Bestimmungen Thorlabs bietet allen Endnutzern in der EG die Möglichkeit, Produkte am Ende der Nutzung ohne anfallende Entsorgungskosten zurückzugeben, wie durch die WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive) der Europäischen Gemeinschaft und die entsprechenden nationalen Gesetze verlangt. -
Seite 35: Kapitel 9 Thorlabs Weltweit
Thorlabs, Inc. Thorlabs Ltd. sale les@thorlabs.com sales.uk@thorlabs.com techsupport@thorlabs.com techsupport.uk@thorlabs.com Europe Scandinavia Thorlabs GmbH Thorlabs Sweden AB europe@thorlabs.com scandinavia@thorlabs.com France Brazil Thorlabs SA Thorlabs Vendas de Fotônicos Ltda. sales.fr@thorlabs.com brasil@thorlabs.com Japan China Thorlabs Japan, Inc. Thorlabs China sales@thorlabs.jp chinasales@thorlabs.com Seite 34... - Seite 36 www.thorlabs.com...