=for timestamp Do Jul 6 17:27:43 CEST 2006 =head2 Zwei Modelle für das Phänomen "Licht" =head3 Strahlenmodell =helper MyBook::Helper::XFig #FIG 3.2 Landscape Center Metric A4 100.00 Single -2 1200 2 1 3 0 1 0 0 50 -1 20 0.000 1 0.0000 1350 3150 36 36 1350 3150 1386 3150 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 2250 2250 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 2250 2025 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 1575 1800 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 675 2700 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 675 3600 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 1350 4050 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 2250 4275 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 4500 4275 2 1 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 -1 0 0 2 1350 3150 4500 2025 2 1 0 2 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 7 0 0 2 4500 1800 4500 4500 2 1 0 2 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 7 0 0 2 2250 3600 2250 4500 2 1 0 2 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 7 0 0 2 2250 2925 2250 3375 2 1 0 2 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 7 0 0 2 2250 1800 2250 2700 4 0 0 50 -1 4 12 0.0000 0 180 990 2250 4725 Doppelspalt\001 4 0 0 50 -1 4 12 0.0000 0 135 570 4500 4725 Schirm\001 =hend Sehr nützlich für Situationen, in denen die Lichtwellenlänge (bspw. M<640 \,\mathrm{nm}>) ≪ abzubildende Struktur (bspw. M<64 \,\mathrm{mm}>). =head3 Wellenmodell =helper MyBook::Helper::XFig #FIG 3.2 Landscape Center Metric A4 100.00 Single -2 1200 2 1 3 0 1 0 0 50 -1 20 0.000 1 0.0000 1350 3150 36 36 1350 3150 1386 3150 1 3 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 1 0.0000 1350 3150 225 225 1350 3150 1575 3150 1 3 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 1 0.0000 1350 3150 450 450 1350 3150 1800 3150 1 3 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 1 0.0000 1350 3150 675 675 1350 3150 2025 3150 1 3 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 1 0.0000 2250 3488 225 225 2250 3488 2475 3488 1 3 0 1 0 7 50 -1 -1 0.000 1 0.0000 2250 2813 225 225 2250 2813 2475 2813 2 1 0 2 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 7 0 0 2 4500 1800 4500 4500 2 1 0 2 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 7 0 0 2 2250 3600 2250 4500 2 1 0 2 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 7 0 0 2 2250 2925 2250 3375 2 1 0 2 0 7 50 -1 -1 0.000 0 0 7 0 0 2 2250 1800 2250 2700 4 0 0 50 -1 4 12 0.0000 0 180 990 2250 4725 Doppelspalt\001 4 0 0 50 -1 4 12 0.0000 0 135 570 4500 4725 Schirm\001 =hend =begin comment == Versuchsaufbau beim Laser: Laser -> Gitter -> Schirm Beim Laser werden keine Linsen etc. benötigt, da a) Laserlicht schon kohärent ist, b) intensiv genug ist und c) sich der Strahl nur äußerst unwesentlich verbreitert mit zunehmender Entfernung (anders eine Taschenlampe, die erzeugt 'nen ziemlich schnell zerfließenden Licht- kegel). == Versuchsaufbau bei einer normalen Lichtquelle Will man das Spektrum einer normalen Lichtquelle, muss man das Licht der Quelle erst präparieren. Der Versuchsaufbau sieht dann so aus: Lampe -> Linse -> Spalt -> Linse -> Gitter -> Schirm ^ ^ | | auch genannt: auch genannt: Kondensor Objektiv Das Licht der Lampe ist inkohärent. Genauer ist es räumlich inkohärent (alle Atome der Lampe strahlen annähernd Kugel- wellen ab). Ob es zeitlich kohärent ist, wissen wir nicht genau, das scheint aber auch keine große Rolle zu spielen (Achtung: Chemie-Alarm!). | -*- | | -*- | | | -*- -*- | | | | -*- | -*- | -*- | | | -*- | Anyway, das Licht der Lampe wird mit der ersten Linse (dem sog. Kondensor) auf den Spalt fokussiert. Das macht man deswegen, damit möglichst viel Licht durch den Spalt dringt; das ist also ein rein praktischer Grund: Ansonsten müssten wir 'ne extrem starke Lichtquelle nutzen. Der Spalt ist nun wirklich wichtig. Der Spalt ist kein Spalt eines Einfachspaltdias oder so, sondern ein makroskopischer Spalt, mit variierbarer Spaltbreite. So zw. 0,5 mm und 2 mm hat sich in den Versuchen als Gut (TM) herausgestellt. Der Spalt sorgt nun dafür (HUYGENSsches Prinzip), dass a) Lichtstrahlen in würre Richtungen (nicht zum Spalt hin) ausgefiltert werden und b) man sich den Spalt als Quelle schöner HUYGENSscher Elementarwellen denken kann, genauer Zylinderwellen. Das Wellenfeld zwischen dem Spalt und der nächsten Linse ist nun schon viel geordneter (schöne Zylinderwellen), aber es sind halt noch nicht gerade Wellen. Rettung ist die letzte Linse (das sog. Objektiv), die, wenn man den Spalt genau im Brennpunkt der Linse aufstellt (im Versuch einfach solange ausprobieren, bis es scharf ist), gerade Wellen emittiert. Diese geraden Wellen sind kohärent, genauer räumlich kohärent und zeitlich eventuell ja oder auch nein (Gräupner weiß nicht genau). Diese können dann aufs Gitter und dann auf den Schirm treffen. Tipp noch zum Vorgehen beim Versuch: Erst alles aufbauen, aber ohne Gitter. Dann die Linsen etc. so verschieben, dass du ein scharfes Bild des Spalts auf dem Schirm hat. Dann Gitter einfügen und fertig. == Was wäre ohne... - Ohne die erste Linse wird der Strahl nicht auf den Spalt fokussiert; die Intensität nimmt also (deutlich) ab. Als Gegenmaßnahme müsste man daher a) das Zimmer noch besser verdunkeln, b) ne c00lere Lichtquelle hinstellen oder c) die eigenen Augen upgraden. - Ohne den Spalt ist das Licht, was die zweite Linse erreicht, noch total würr und nicht schön zylinderförmig; die zweite Linse kann nur Zylinder-/Kugelwellen in gerade Wellen wandeln, nicht aber total würre. - Ohne die zweite Linse würden nicht gerade Wellen, also nicht kohärente Wellen, aufs Gitter treffen. Je nachdem, wie kugelig die Zylinderwellen sind, würde man daher gar kein Interferenzmuster sehen oder nur ein sehr schwaches/undeutliches. =end comment