Seminar und Praktikum zur Didaktik der Physik
Versuchskarte zu experimentellen Themen
 
Datum: 23.09.07
Titel:  Interferenzerscheinungen_hinter_Blenden




unilogo.gof
Versuchsnr.: --

Namen: Andreas Kaldun

Gruppe:  D

DP Physik

 
Versuchsaufbauten
mit Parametern
 

Material und Geräte
mit Firmenangabe
Laserpointer (beliebiges Fabrikat, grün oder blau sind eindrucksvoll)
Pappkarton (eine schwarze Seite ist günstig)
Teppichmesser oder Skalpell
Stecknadel
Fingerhut
Geodreieck, Lineal
Obtische Bank (unbekannter Hersteller) mit
- Schlitten mit Einsteckvorrichtung für den Laserpointer oder einen HeNe-Laser
- Schlitten mit Einspannvorrichtung für den Pappkarton
Präparation und Durchführung
Für die Herstellung der Blenden ist etwas Übung und ein wenig Fingerspitzengefühl notwendig. Generrell können die Schüler aber selbst Blenden herstellen und mit den eigenen Laserpointern zu spielen macht sowieso mehr Spass (allerdings sollte man strikt auf die Gefahren hinweisen, die für die Augen auch bei Laserklasse 1 bzw. 2 bestehen). Das Prinzip besteht einfach darin mit dem Teppichmesser einen, bzw. mehrere möglichst gleichmäßige Schnitte zu machen, deren Ränder nicht verfranst sind (da dies in der Fouriertrafo, und nicht anderes ist das Beugungsbild, zu unsymmetrischen Störungen führt). Mit einer Führungsschiene aus Metall oder einem Lineal erreicht man Ergebnisse die mit etwas feinmotorischer Nacharbeit in einer ausreichend großen Region glatt sind. Um mehrere Spalte herzustellen eignet sich ein Geodreick, das für die darauffolgenden Spalte an einem in Ruhe bleibendem Lineal parallelverschoben wird (wobei die Spalte natürlich alle in der gleichen Höhe liegen müssen). Die Lochblenden werden mit der Stecknadel unter zuhilfenahme des Fingerhutes gestochen. Auch hier ist auf einen glatten Rand zu achten. Um später noch zu wissen, wo und vor allem was sich auf dem Karton alles befindet, empfiehlt es sich mit einem gut sichtbaren Stift eine "Zielscheibe" zu malen und die Anzahl und Form der Blenden zu notieren.
Die eigentliche Durchführung läuft derart ab, dass die präperierte Pappscheibe in die Einspannvorrichtung auf der optischen Bank gebracht und der Laserpointer auf die richige Höhe justiert wird. Mittels Klebestreifen kann der Druckknopf des Laserpointers fixiert werden, um eine lange Betrachtungsdauer bequemer zu gestalten.


Resultate
möglichst quantitative
Wie den obigen Bildern zu entnehmen ist, erreicht man für die Beugung am Einzelspalt mit dieser überaus einfachen Methode durchaus gute Resultate. Auch für die Lochblende sieht es ähnlich aus. Hierbei braucht man zwar etwa mehr Versuche bei der Herstellung, dafür dauert diese auch nicht so lange.
Bemerkungen

Tricks
Wenn ich von Übung und Fingerspitzengefühl schreibe, wird wohl mancher denken, dass in der Klasse wenig tolle Beugungsbilder auftreten, dies kann aber noch wesentlich vom Lehrer beeinflusst werden, indem an dem Auftreffpunkt des Lasers feinjustiert wird. denn wenn man bei einem 1mm Spot ein circa 2mm langes, nicht verfranstes Stück Spalt findet, reiht dies meist schon für ein schönes Einzelspaltmuster aus. Ebenso ist das Airy-Scheibchen (Fourier-Trafo einer Lochblende) an einem fein gestochenen Loch (und es ist ja auf einem Pappkarton durchaus Platz für einige Versuche) bei ungefähr einem drittel der Löcher deutlich zu erkennen. Das Phänomen der Interferenz kann so gut und spielerisch eingeführt werden. Darauf Aufbauend empfiehlt sich ein Giterexperiment mit einem HeNe-Laser.
Literatur "Optik", von Wolfgang und Ursula Zinth, Oldenburg-Verlag, 1. Auflage, 2005, ISBN-13: 9783486275803 2005