Erklärung — Aufbau und Messprinzip
Aufbau und Idee
Das Michelson-Interferometer überlagert zwei Teilstrahlen desselben Lichts und macht so winzige Wegänderungen sichtbar.
- Strahlteiler:eine halbdurchlässige Glasplatte teilt das Licht in zwei Teilstrahlen, die je zu einem Spiegel laufen.
- Überlagerung:zurück am Teiler interferieren beide Strahlen (5.2.1) und bilden auf dem Detektor ein Ringmuster.
- Messidee:verschiebt man einen Spiegel, ändert sich der Gangunterschied — das Ringmuster wandert.
Der Detektor wird abwechselnd hell und dunkel — pro halber Wellenlänge ein voller Hell-Dunkel-Wechsel. Gezählt werden die Ringe mit \(N=2\Delta d/\lambda\).
Der Faktor 2 und das Ringzählen
Verschiebt man den Spiegel um \(\Delta d\), verlängert sich der Lichtweg um das Doppelte — denn das Licht läuft hin und zurück:
\(\Delta s=2\,\Delta d\)
Faktor 2: Hin- und Rückweg zum Spiegel
Herleitung:
- Ein Ring:wächst \(\Delta s\) um eine ganze Wellenlänge, wandert ein Ring durch — der Spiegel bewegt sich dabei um \(\tfrac{\lambda}{2}\)
\(N=\dfrac{2\,\Delta d}{\lambda}\qquad\lambda=\dfrac{2\,\Delta d}{N}\)
N: Anzahl durchgelaufener Ringe (Hell-Dunkel-Wechsel)
Wellenlänge bestimmen
Beim Verschieben des Spiegels um \(\Delta d=15\,\mathrm{\mu m}\) zählt man 50 Ringe. Welche Wellenlänge hat das Licht?
Allgemeine Hinweise
Faktor 2
\(\Delta s=2\Delta d\) — hin und zurück.
Ein Ring
Pro \(\lambda/2\) Verschiebung ein Ring.
Einheiten
µm und nm in Meter umrechnen.
