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
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 transmittierten 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
Fördervermerk
Die Ausstattung des Kurses wurde von der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung gefördert.