Demonstrationsversuche zur Optik
Optik
Optik
![Optischer Aufbau mit Projektorlampe](/fileadmin/_processed_/9/f/csm_brewster_a39079c7fa.jpg)
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.
![Spalt mit Laser](/fileadmin/_processed_/5/f/csm_Beugung_am_Spalt_2_dea33f1b10.jpg)
![Interferenzbild](/fileadmin/_processed_/b/9/csm_Beugung_am_Spalt_3_dfb65d439b.jpg)
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.
![Optischer Aufbau](/fileadmin/_processed_/9/2/csm_Einfach_Doppelspalt_2_d0e8833044.jpg)
![Beugungsbild](/fileadmin/_processed_/5/4/csm_Einfach_Doppelspalt_3_bcac6b1331.jpg)
![Beugungsbild](/fileadmin/_processed_/3/6/csm_Einfach_Doppelspalt_4_4fe003682c.jpg)
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.
![Optischer Aufbau mit Laser und Kreuzgitter](/fileadmin/_processed_/b/2/csm_raum1_6eea5e1b94.jpg)
![Kreuzgitter](/fileadmin/_processed_/e/8/csm_raum3_4b5658dbd1.jpg)
![Raumfrequenzfilterung](/fileadmin/_processed_/5/8/csm_raum2_e7f3e3ca57.jpg)
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.
![Interferenzring erzegt durch Quecksilberdampflmpe und Glimmerblatt](/fileadmin/_processed_/c/5/csm_interferenz_glimmer_e0398b1247.jpg)
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 Konkavspiegel](/fileadmin/_processed_/1/0/csm_konkavspiegel_95dd296335.jpg)
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 Konvexspiegel](/fileadmin/_processed_/b/0/csm_konvexspiegel_39f0661a4d.jpg)
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.
![Parallele Lichtbündel treffen auf planparallele Platte](/fileadmin/_processed_/f/e/csm_planparallele_platte_896bf7625e.jpg)
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.
![Totalreflexion eines Lichtstrahls innerhalb einer Halbkreisglasscheibe](/fileadmin/_processed_/7/8/csm_totalreflexion_halbkreis_68d18f970a.jpg)
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](/fileadmin/_processed_/0/5/csm_umlenkprisma_6281e8a2fb.jpg)
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.
![Zwei Laser mit Gitter](/fileadmin/_processed_/2/4/csm_Beugung_am_Gitter_2_c58e8d0db9.jpg)
![Beugungsbild grün und rot](/fileadmin/_processed_/6/9/csm_Beugung_am_Gitter_3_dbdbeccb01.jpg)
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 CD als fresnellsche Zonenplatte](/fileadmin/_processed_/6/c/csm_cd_fresnell_kl_e95820e17d.jpg)
![Beugungsbild mit bunten Ringen](/fileadmin/_processed_/9/7/csm_cd_fresnell_004_172936e029.jpg)
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.
![Mikrowellensender und -empfänger mit Kunststoffprismen und analogen Anzeigeinstrumenten](/fileadmin/_processed_/6/7/csm_evaneszenz_demo_fdedb14cc4.jpg)
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.
![Projektorlampe strahlt auf Seifenblsenhaut](/fileadmin/_processed_/4/4/csm_interferenz_duenn_1_e7bb1c2404.jpg)
![Interferenzstreifen einer Seifenblasenhaut](/fileadmin/_processed_/e/7/csm_interferenz_duenn_2_12609c6710.jpg)
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.
![Parallele Lichtbündel treffen auf Konkavlinse](/fileadmin/_processed_/8/9/csm_konkavlinse_99febe90eb.jpg)
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 Sammellinse](/fileadmin/_processed_/d/8/csm_konvexlinse_09022d75a7.jpg)
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.
![Optischer Aufbau](/fileadmin/_processed_/b/7/csm_newton_ringe_2_961822eb7a.jpg)
![Interferenzringe](/fileadmin/_processed_/d/7/csm_newton_ringe_1_616a1a280b.jpg)
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.
![Versuchsaufbau mit Laser und Wasserstrahl](/fileadmin/_processed_/9/4/csm_Totalreflexion1_3e8f5c1c64.jpg)
![Totalreflexion eines Laserstahls innerhalb eines Wasserstrahls](/fileadmin/_processed_/6/a/csm_Totalreflexion2_27d2424310.jpg)
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](/fileadmin/_processed_/6/9/csm_totalreflexion_b_kl_dd44477785.jpg)
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.