Mit diesem Versuchsaufbau lässt sich erstaunlicherweise mechanisch die Wellenlänge des Lasers mit großer Genauigkeit bestimmen. Dazu wird mit einem Getriebe 1:100 eine Mikrometerschraube bedient, die Spiegel 2 (Beschriftungen in Bild 3) verschiebt. Beobachtet werden die Interferenzen auf einem Schirm. Dazu ist es sinnvoll die Beobachtung mit einer Videokamera auf die Leinwand zu übertragen, da die direkte Beobachtung sehr schwierig ist. Beobachtet werden Interferenzringe (Bild 2). Wird der eine Spiegel kontinuierlich verschoben, so tauchen in der Mitte immer wieder neue Ringe auf, die dann nach außen wandern. Nun verschiebt man den Spiegel möglichst langsam und kontinuierlich um eine definierte Strecke und zählt die dabei auftretenden Ringe. Dadurch lässt sich die Wellenlänge des Lichts berechnen. (Beachtet werden muss, dass für eine Verkürzung des Lichtweges um eine Wellenlänge der Spiegel nur um eine halbe Wellenlänge verschoben werden muss.)
Die Durchführung des Versuchs reagiert sehr empfindlich auf äußere Erschütterungen. Deshalb muss der Versuch auf einer stabilen und schweren Unterlage aufgebaut werden. Das 1:100 Getriebe sollte nicht an dieser Platte befestigt sein, sondern unabhängig davon, da es direkt mit der Hand berührt wird und dadurch eine Beobachtung der Interferenzringe unmöglich machen würde.
Beim Aufbau des Versuchs ist es sinnvoll folgendermaßen vorzugehen:
- Der Laser und der Spiegel 1 werden so justiert, dass der Laser parallel zum Untergrund auf den Spiegel trifft und direkt wieder in den Laser zurück reflektiert wird. Dabei ist es sinnvoll darauf zu achten, dass der Abstand zwischen Bodenplatte und Laserstrahl groß genug ist. Nicht dass man zum Schluss feststellt, dass die Aufweitungslinse nicht niedrig genug eingebaut werden kann, da ihr Stiel zu lang ist.
- Als nächstes wird der Strahlteiler unter einem Winkel von 45° in den Strahlengang gebracht und der Schirm montiert. Um störende Helligkeit zu reduzieren, kann man vor den Schirm noch eine Irisblende einbauen.
- Spiegel 2 wird nun so justiert, dass der von ihm reflektierte Lichtstrahl möglichst auf den gleichen Punkt des Schirmes trifft wie der von Spiegel 1 reflektierte.
- jetzt kann der Strahl mit der Linse 1 (f=5mm) aufgeweitet werden und mit Linse 2 (f=100mm) zu einem parallelem Lichtbündel gemacht werden. Dabei muss man darauf achten, die Linse 1 möglichst zentral zu treffen. Am besten erkennt man das an der Reflexion des Lasers an der Oberfläche der Linse. hier sollte der Lase möglichst gut in den Laser zurück reflektiert werden.
- Letzte Feinjustierungen zum leichten Verschieben des Mittelpunktes der konzentrischen Kreise sind jetzt noch durch minimale Veränderungen an den Feinstellschrauben der Spiegel möglich. Dabei muss beachtet werden, dass man während des Berührens der Schrauben keine Interferenzen auf dem Schirm erkennen kann.
Wenn man in dieser Reihenfolge justiert, funktioniert der Versuch sehr zuverlässig. Selbstverständlich muss der Raum etwas abgedunkelt werden.
Bestimmung des Brechungsindexes von Luft
Durch Evakuieren des Glaszylinders und anschließendes vorsichtiges Belüften durch ein Feinventil, kann aus den registrierten Minima und Maxima der Brechungsindex von Luft auf 1,00027 bestimmt werden.
Versuchsnummer: SW-401