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Optik Elemente

Spalt mit Laser
Interferenzbild

Beugung am Spalt

Material

  • 1 Diodenlaser grün 532 nm
  • 1 veränderlicher Spalt
  • 2 Reiter
  • 1 optische Bank

Beschreibung

Es wird die Beugung am Spalt mit unterschiedlicher Spaltbreite gezeigt.

Zwei Laser mit Gitter
Beugungsbild grün und rot

Beugung am Gitter

Material

  • 1 Diodenlaser grün 532 nm, 1 Diodenlaser rot 650 nm
  • 1 Wechselschieber
  • 1 Gitter 300 Linien/mm, 1Gitter 600 Linien/mm
  • 1 Satz weiterer Beugungselemente
  • 3 Reiter
  • 1 optische Bank

Beschreibung

Ein Gitter wird gleichzeitig mit einem grünen und roten Laser durchstrahlt. Es wird gezeigt, dass langwelligeres Licht stärker gebeugt wird.

Optischer Aufbau mit Projektorlampe

Brewster Winkel

Material

  • Halogen Lampe mit Transformator
  • Irisblende
  • Polarisationsfilter
  • Linse f = 150 mm
  • Schwarzglasplatte
  • optische Bank mit 5 Reitern
  • Halter
  • Stativmaterial

Beschreibung

Die Irisblende wird über Reflexion an der Schwarzglasplatte an der Hörsaaldecke abgebildet. Die Glasplatte wird gedreht. Beim Erreichen des Brewster Winkels nimmt die Intensität der Abbildung aufgrund der Polarisation des senkrecht zur Einfallsebene fallenden Lichtes ab.

Optischer Aufbau CD als fresnellsche Zonenplatte
Beugungsbild mit bunten Ringen

CD als Fresnelsche Zonenplatte

Material
 

  • 1 optische Bank, 1 m
  • 5 Reiter
  • 1 Halogenlampe mit Trafo
  • 1 Lochblende, d=2,5 mm
  • 1 Linse f=300 mm, d=90 mm
  • 1 fresnelsche Zonenlinse
  • 1 Sichtschirm


Beschreibung

Eine CD ohne Reflexionsschicht wird mit parallelem Licht einer Halogenlampe durchstrahlt.

Die CD hat mit ihrer Rillenstruktur annähernd die Struktur einer Fresnelschen Zonenplatte im Außenbereich. (Rillenabstand CD = 1,6 µm)
Durch Verschieben des Sichtschirmes können die durch Beugung hervorgerufenen Brennpunkte und Brennweiten verschiedener Wellenlängen beobachtet und ermittelt werden.
Die Brennweiten liegen von rotem bis blauem Licht bei 60 mm bis 80 mm.

Optischer Aufbau
Beugungsbild
Beugungsbild

Einfachspalt / Doppelspalt

Material
 

  • 1 HeNe - Laser Model 1101P 4 mW
  • 1 Doppelspalt A Ley 46992 Spaltbreite: 0,12 mm, Spaltabstand: 0,6 mm
  • 1 Verschiebereiter mit Wechselschieber
  • 1 halbduchlässiger Spiegel, 1 Oberflächenspiegel
  • 1 Linse f = 100 mm, 2 Zylinderlinsen 100 mm
  • 2 Umkehrprismen
  • 9 Reiter
  • 2 optische Bänke


Beschreibung:


Der Laserstrahl wird nach dem Beugungsobjekt (Doppelspalt) durch den halbduchlässigen Spiegel geteilt. Duch Verschieben des Beugungsobjektes wird entweder nur ein Spalt oder der gesamte Doppelspalt duch den Laser beleuchtet. Es werden gleichzeitig der beleuchtete Spalt bzw. Doppelspalt und das dazugehörige Beugungsbild abgebildet.

Mikrowellensender und -empfänger mit Kunststoffprismen und analogen Anzeigeinstrumenten

Evaneszente Wellen

Material:

  • Mikrowellennetzgerät (9,45 GHz)
  • Mikrowellensender
  • 2 Mikrowellenempfänger
  • Wechselspannungsverstärker (DC-Betrieb)
  • 2 Demo-Voltmeter 100 mV
  • Laborboy, Holzklötze
  • 2 Plexiglasprismen

Beschreibung:

Mikrowellen werden in dem ersten Prisma an einer Seite totalreflektiert.
Bringt man das zweite Prisma in die Nähe der Reflexionsfläche, wird ein Teil der Mikrowellen nicht mehr reflektiert sondern transmittiert. Der reflektierte Strahl und der transmittierte Strahl werden mit den Mikrowellenempfängern gemessen.

Optischer Aufbau mit Laser und Kreuzgitter
Kreuzgitter
Raumfrequenzfilterung

Fouriertransformation / Raumfrequenzfilterung

Material

  • 1 optische Bank, 1 m
  • 4 Reiter, 1 Reiter höhen- und seitenverstellbar
  • 1 Laser mit Aufweitungsoptik (z.B.Holoeye)
  • 2 Halter für Rundeinsatz, 1 Halter für Dia
  • 1 Kreuzgitter (Metallgeflecht, n ca. 1 mm)
  • 1 Objektiv f = 200 mm, 1 Linse f = 50 mm
  • 1 Spalt mit veränderbarer Spaltbreite

Beschreibung

Ein Kreuzgitter (Objekt) wird durch das Objektiv auf eine ca. 2 bis 3 m entfernte Wand projiziert (Abb. rechts oben). Stellt man in die Brennebene des Objektives (Fourierebene)  einen senkrechten Spalt, so können bestimmte Raumfrequenzen aus dem dort vom Objekt erzeugten Beugungsbild herausgefiltert und damit das Bild (Abb. rechts unten) beeinflusst  werden.

Bei einer Abbildung des Beugungsbildes (Spalt im Brennpunkt der Linse) kann gezeigt werden, wie durch Schließen des Spaltes die horizontalen Beugungsstrukturen des Kreuzgitters unterdrückt werden.

Projektorlampe strahlt auf Seifenblsenhaut
Interferenzstreifen einer Seifenblasenhaut

Interferenz an dünnen Schichten

Material

  • 1 optische Bank
  • 4 Reiter
  • 1 Verschiebereiter
  • 2 Stativstangen
  • 2 Muffen
  • 1 Plattenhalter
  • 1 Blende 80 mm x 80 mm
  • 1 Halogen-Lampe mit Transformator
  • 1 Irisblende mit Halter
  • 1 Objektiv 150 mm
  • 1 Zylinder auf Stiel
  • Seifenblasenlösung 

Beschreibung

Der Zylinder wird in eine Seifenblasenlösung getaucht und anschließend senkrecht auf der optischen Bank montiert. Die bei Beleuchtung entstehenden Interferenzen an der dünnen Seifenhaut werden in Reflexion auf einen Projektionsschirm oder an die Wand projiziert.

Interferenzring erzegt durch Quecksilberdampflmpe und Glimmerblatt

Interferenz an einem Glimmerblatt

Material:

  • 1 Quecksilberlampe (Phywe)
  • 1 Glimmerblatt
  • 2 Reiter
  • 1 Plattenhalter

Beschreibung:

Das Glimmerblatt wird direkt mit der Quecksilberlampe beleuchtet. Man betrachtet die entstandenen Interferenzringe in Reflexion hinter der Hg-Lampe an der Wand oder an der Decke.

Parallele Lichtbündel treffen auf Konkavlinse

Konkavlinse

Material

  • Hafttafel
  • Vielstrahl-Leuchte
  • Schnittmodell einer Konkavlinse aus Acrylglas
  • Stativmaterial

Beschreibung

Die mit Magnetfolie versehene Plankonkavlinse wird auf der Hafttafel positioniert und der Strahlengang von 5 parallel austretenden Lichtbündeln aus der Vielstrahlleuchte beim Durchgang durch die Linse beobachtet.

Parallele Lichtbündel treffen auf Konkavspiegel

Konkavspiegel (Hohlspiegel)

Material

  • Hafttafel
  • Vielstrahl-Leuchte
  • Schnittmodell eines Hohlspiegels
  • Stativmaterial

Beschreibung

Der mit Magnetfolie versehene Hohlspiegel wird auf der Hafttafel positioniert und der Strahlengang von 5 parallel austretenden Lichtbündeln aus der Vielstrahlleuchte bei der Reflexion am Spiegel beobachtet.

Parallele Lichtbündel treffen auf Sammellinse

Konvexlinse

Material

  • Hafttafel
  • Vielstrahl-Leuchte
  • Schnittmodell einer Plankonvexlinse aus Acrylglas
  • Stativmaterial

Beschreibung

Die mit Magnetfolie versehene Plankonvexlinse wird auf der Hafttafel positioniert und der Strahlengang von 5 parallel austretenden Lichtbündeln aus der Vielstrahlleuchte beim Durchgang durch die Linse beobachtet.

Parallele Lichtbündel treffen auf Konvexspiegel

Konvexspiegel

Material

  • Hafttafel
  • Vielstrahl-Leuchte
  • Schnittmodell eines Konvexspiegels
  • Stativmaterial

Beschreibung

Der mit Magnetfolie versehene Konvexspiegel wird auf der Hafttafel positioniert und der Strahlengang von 5 parallel austretenden Lichtbündeln aus der Vielstrahlleuchte bei der Reflexion am Spiegel beobachtet.

Optischer Aufbau
Interferenzringe

Newtonsche Ringe

Material

  • 2 optische Bänke
  • 6 Reiter
  • 1 Xe-Lampe mit Netzteil Gossen T4K16B8
  • 1 Irisblende mit Halter
  • 1 Demonstrationsmodell Newtonsche Ringe
  • 1 Objektiv 150 mm
  • 1 Umkehrprisma
  • 1 Interferenzfilter 546 nm
  • 1 Interferenzfilter 620 nm

Beschreibung

Das Demonstrationsmodell besteht aus einer plankonkaven großbrennweitigen Linse, die gegen eine planparallele Platte montiert ist. Die bei Beleuchtung entstehenden Interferenzringe werden in Reflexion an der Wand oder auf einem Schirm beobachtet.

Parallele Lichtbündel treffen auf planparallele Platte

Planparallele Platte

Material

  • Hafttafel
  • Vielstrahl-Leuchte
  • Schnittmodell einer planparallelen Platte aus Acrylglas
  • Stativmaterial

Beschreibung

Die mit Magnetfolie versehene planparallele Platte wird auf der Hafttafel positioniert und der Strahlengang von 3 Lichtbündeln, die aus der Vielstrahlleuchte austreten, beim Durchgang durch die Platte beobachtet.

Versuchsaufbau mit Laser und Wasserstrahl
Totalreflexion eines Laserstahls innerhalb eines Wasserstrahls

Totalreflexion 1

Material

  • Kunststoffwanne 40 cm * 40 cm
  • Tauchpumpe mit Schlauch
  • Regeltrafo 12 V, 5 A
  • He-NeLaser
  • kleine optische Bank, 25 cm
  • Unterlegklötze
  • höhen- und seitenverstellbarer Reiter
  • Auslaufgefäß mit Düse
  • Fluorescein-Natrium

Beschreibung

Der Versuch dient zur Demonstration der Totalreflexion an einem Wasserstrahl mit Hilfe eines He-NeLasers.

Mehrfachtotareflexion eines grünen Laserstrahls innerhalb einer langen Gasküvette

Totalreflexion 2

Material

  • Laserdiode, grün
  • Küvette, l = 80 cm
  • Perbunan-N-Latex zum Eintrüben des Wassers
  • opt.. Bank, 1 m
  • 3 Reiter
  • 3 Küvettenhalter
  • 1 Tischklemme
  • 1 Drehmuffe
  • 1 Stange, 25 cm

Beschreibung

Der Versuch dient zur Demonstration der Totalreflexion an einer Wasseroberfläche mit Hilfe eines Lasers.

Totalreflexion eines Lichtstrahls innerhalb einer Halbkreisglasscheibe

Totalreflexion Halbkreis

Material

  • Hafttafel
  • Vielstrahl-Leuchte
  • Schnittmodell einer Halbkreisscheibe aus Acrylglas
  • Stativmaterial

Beschreibung

Die mit Magnetfolie versehene Halbkreisscheibe wird auf der Hafttafel positioniert und der Strahlengang eines aus der Vielstrahlleuchte austretenden Lichtbündels beim Durchgang durch die Scheibe beobachtet.
Durch Drehen der Scheibe lässt sich der Grenzwinkel der Totalreflexion einstellen.

Parallele Lichtbündel durch ein Umlenkprisma

Umlenkprisma

Material

  • Hafttafel
  • Vielstrahl-Leuchte
  • Schnittmodell eines 90 Grad Prismas aus Acrylglas
  • Stativmaterial

Beschreibung

Das mit Magnetfolie versehene Prisma wird auf der Hafttafel positioniert und der Strahlengang von 5 parallel austretenden Lichtbündeln aus der Vielstrahlleuchte beim Durchgang durch das Prisma beobachtet.