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Wellenphysik mit Laserlicht
Kurs für Schülergruppen

Wie lässt sich durch Beugung und Interferenz die Wellennatur von Licht nachweisen? Wie können Interferometer zur Messung kleiner Wegunterschiede genutzt werden? Welchen Weg nimmt das Licht im Interferometer? Experimente mit Laserlicht geben Antworten.

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Jahrgangsstufe
11 bis 13
Dauer
0,5 bis 1,5 Tage
Maximale Teilnehmerzahl
12 (18 ab Juni 2022)

Experimente

  • Polarisation und Winkelabhängigkeit der Intensität
  • Beugung und Interferenz am Einfachspalt / Doppelspalt / Gitter
  • Michelson-Interferometer und linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient
  • Mach-Zehnder-Interferometer und „Welcher-Weg“-Information
  • Messung der Lichtgeschwindigkeit

Bei den Experimenten zur Polarisation und Beugung messen die Teilnehmenden die Intensität des transmittieren bzw. gebeugten Lichts mit Photodetektoren und nutzen digitale Werkzeuge zum Vergleich mit Modellen. Beim Michelson-Interferometer steht die Messung von Wegunterschieden im Zentrum, beim Mach-Zehnder-Interferometer werden „Welcher-Weg“-Informationen im Interferometer anhand der Polarisation untersucht. Die Lichtgeschwindigkeit in Luft wird durch Laufzeitmessung kurzer Pulse bestimmt. Alle Experimente werden durch die Teilnehmenden selbst aus Einzelkomponenten aufgebaut. Insbesondere die Experimente zu Interferometrie und zur Messung der Lichtgeschwindigkeit durch Laufzeitmessung erfordern präzises Arbeiten und einen sorgfältigen Umgang mit optischen Komponenten. Als Lichtquellen kommen in der Regel kompakte Lasermodule zum Einsatz. Zur Messung der Lichtgeschwindigkeit wird ein gepulstes Festkörperlasersystem verwendet. In Kombination mit Experimenten aus den Kursen Atomphysik am Laser oder Pr:YLF-Laser können auch selbst aufgebaute Pr:YLF-Laser als Lichtquellen verwendet werden.

Die Experimente des Kurse Wellenphysik mit Laserlicht sind jeweils in sich abgeschlossen und können beliebig kombiniert werden. In einem Ganztageskurs können typischerweise drei Experimente durchgeführt werden. Nehmen Sie zur Abstimmung der Kursinhalte gern Kontakt mit dem Team des Fachbereichs Physik auf.

Unterrichtsbezug

Licht als Phänomen; Licht als elektromagnetische Welle