Beugung & Interferenz

Auflösungsvermögen des Mikroskops

Prinzip Bei einem optischen Mikroskop wird durch das Objektiv ein reelles Zwischenbild erzeugt, welches mit Hilfe des Okulars betrachtet wird. Nach den Gesetzen der Strahlenoptik gibt es keine prinzipielle Grenze der durch das Objektiv bewirkten Vergrößerung. Da das Licht jedoch Welleneigenschaften besitzt, wird die mögliche Vergrößerung des Mikroskops durch Beugungserscheinungen begrenzt. Beim Durchlichtmikroskop sind Beugungen am Objekt und am Objektiv zu berücksichtigen. Um das Experiment überschaubar zu halten, wird nur auf die Beugung am Aobjektiv eingegangen. Von der Größenordnung her ergeben beide Beugungskomponenten die gleiche Auflösungsgrenze für das Mikroskop. Die Schüler sollen untersuchen, wie das Auflösungsvermögen des Mikroskops von der Wellenlänge des verwendeten Lichts und vom wirksamen Objektivdurchmesser abhängt. Der wirksame Objektivdurchmesser wird näherungsweise durch die Breite des verstellbaren Spalts am Objektiv realisiert. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 1’138.60

Auflösungsvermögen optischer Geräte

Prinzip Um weit entfernte oder sehr kleine Gegenstände erkennen zu können, bedient man sich optischer Geräte. Die haben im Prinzip die Aufgabe, den Sehwinkel zu vergrößern. Ob die Vergrößerung des Sehwinkels ausreicht, um den Gegenstand erkennen zu können, hängt von verscheidenen Faktoren ab, die die Schüler untersuchen sollen. Jede von einem Gegenstandspunkt (Punktlichtquelle) ausgehende Strahlung wird im Tubus optischer Geräte gebeugt. Im Experiment bilden die beiden Spalten eines Doppelspalts die Lichtquellen (Objekte). Es entstehen zwei Beugungsmaxima 0. Ordnung, und diese sind gerade noch voneinander unterscheidbar, wenn das Rayleighsche Kriterium erfüllt ist. Dieses Kriterium besagt, dass der Abstand der Beugungsmaxima 0. Ordnung nicht kleiner sein darf als die Hälfte des Abstandes der Beugungsminima 1. Ordnung (vgl. Abb.4). Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 1’168.40

Bestimmung der Wellenlänge durch Beugung am Gitter

Prinzip Das Experiment zur Beugung am optischen Gitter liefert nicht nur den überzeugenden Nachweis der Interferenzfähigkeit des (sichtbaren) Lichts und damit seines Wellencharakters, sondern es ist auch gut geeignet, die Wellenlänge für ausgewählte Farben des Spektrums zu bestimmen. Darüber hinaus kann es in starkem Maße der Motivierung dienen, denn viele Schüler werden beeindruckt sein, dass hier mit einfachen Mitteln so kleine physikalische Größen recht genau bestimmt werden können. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 971.95

Bestimmung der Wellenlänge durch Beugung am Gitter

Prinzip Durch das Experimentieren mit Transmissionsgittern, die sehr unterschiedliche Gitterkonstanten haben, sollen die Schüler erkennen, wie sich diese auf die Interferenzmuster auswirken. Die Ermittlung der Wellenlängen des Rotfilterlichtes ist ein Nebenprodukt, könnte aber zu Fehlerbetrachtungen anregen, weil sich die Werte der Wellenlänge λ für die einzelnen Messungen i.a. unterscheiden werden. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 1’192.50

Beugung am Doppelspalt

Prinzip Mit diesem Experiment sollen die Schüler auf das Verstehen des Aufbaus und der Wirkungsweise optischer Transmissionsgitter vorbereittet werden. Zur Gewinnung ausreichender Kenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Spaltenabstand und Spaltenbreite einerseits sowie Abstand, Helligkeit und Schärfe der Interferenzstreifen andererseits wären keine Messungen erforderlich. Trotzdem werden Messungen der Streifenabstände vorgeschlagen, um an dieser Stelle auch Reflexionen über die Genauigkeit der Versuchsergebnisse anzuregen. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 1’199.15

Beugung am Gitter

Prinzip Nachdem im Physikunterricht erkannt wurde, dass Licht wie z.B. Wasserwellen reflektiert und gebrochen werden kann, muss der Frage nachgegangen werden, ob Licht auch Wellencharakter hat. Dann müssten sich wie bei Wasserwellen auch beim Licht Interferenzerscheinungen nachweisen lassen. Das Experiment zur Beugung am optischen Gitter liefert den überzeugenden Nachweis der Interferenzfähigkeit des (sichtbaren) Lichts und damit seines Wellencharakters. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 953.45

Beugung am Gitter

Prinzip Durch das Experimentieren mit Transmissionsgittern, die sehr unterschiedliche Gitterkonstanten haben, sollen die Schüler erkennen, wie sich diese auf die Interferenzmuster auswirken. Die Ermittlung der Wellenlänge des Rotlichtfilters ist ein Nebenprodukt, könnte aber zu Fehlerbetrachtungen anregen, weil sich die Werte der Wellenlänge λ für die einzelnen Messungen i.a. unterscheiden werden. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 1’326.50

Beugung am schmalen Hindernis (Steg) - das Babinetsche Theorem -

Prinzip Die Schüler sollen mit diesem Experiment die Erkenntnis gewinnen, dass im Schattenraum hinter einem schmalen Hindernis regelmäßige Aufhellungen zu beobachten sind, die durch die Beugung an den Kanten des Hindernisses entstehen. Durch den Vergleich mit den Beugungsmustern, die durch Beugung an einem Spalt entstehen, der die gleiche Breite wie das Hindernis hat, sollen die Schüler das Babinetsche Theorem erkennen bzw. bestätigt finden. Das babinetsche Theorem besagt, dass Beugungserscheinungen hinter komplementären Schirmen identisch sind. Bei der eingesezten Blende haben Spalt und Steg (das schmale Hindernis) gleiche Abmessungen; sie bilden damit zueinander komplentäre Schirme, d.h., sie führen - zusammengenommen - zu totaler Auslöschung. In der Beobachtungsebene müssen deshalb die Amplituden der nach Beugung am Spalt oder Hindernis interferierenden Wellen gleich groß, aber um 180 Grad phasenverschoben sein. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 1’116.20

Beugung am Spalt

Prinzip Im Gegensatz zur Beugung an einer Kante können bei Experimenten zur Beugung am (einfachen) Spalt die Beugungsmuster in weiten Grenzen variieren und auch ästhetisch eindrucksvoll dargestellt werden, vor allem dann, wenn mehrere unterschiedlich breite Spalte oder ein verstellbarer Spalt zur Verfügung stehen. Das Experiment 1 wird als Vorversuch empfohlen. Es ist schnell aufgebaut und durchgeführt und hat den Vorteil, dass die Schüler den funktionalen Zusammenhang zwischen Spaltbreite einerseits und dem Abstand sowie der Intensität der Interferenzstreifen andererseits erleben können. Ein Ergebnis des Experiments 1 ist eine halbquantitative Aussage (je...desto...) über den Zusammenhang zwischen b und d. Damit ist die Zielorientierung für das Experiment 2 gegeben. Im Experiment 2 wird die Fraunhofersche Anordnung für die Beugung am Spalt gewählt, weil diese nicht zuletzt auch bezüglich der geometrischen Überlegungen zur mathematischen Durchdringung der Erscheinung einfacher ist. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 1’196.70

Beugung am Spalt

Prinzip Trifft monochromatisches Licht auf einen engen Spalt, so zeigen sich hinter diesem auf einem Schirm Intensitätsminima und -maxima, aus deren Lagen bei bekannter Wellenlänge die Spaltbreite bestimmt werden kann. Vorteile • Lehrplanrelevanter DEMO Versuch in der Optik • Äquivalenz zum entsprechendem Schülerexperiment • Stabile optische Bank • Kompakter, einfacher Aufbau

CHF 733.20

Beugung an einem Doppelspalt

Prinzip Trifft monochromatisches Licht auf einen Doppelpalt, so zeigen sich hinter diesem auf einem Schirm Intensitätsminima und -maxima, aus deren Lagen bei bekannter Wellenlänge die Spaltbreite und deren Spaltmittenabstand bestimmt werden kann. Vorteile • Lehrplanrelevanter DEMO Versuch in der Optik • Äquivalenz zum entsprechendem Schülerexperiment • Stabile optische Bank • Kompakter, einfacher Aufbau

CHF 765.25

Beugung an einem Kreuzgitter

Prinzip Ein Kreuzgitter besteht aus zwei senkrecht zueinander orientierten Beugungsspalt-Systemen. Es kann am einfachsten durch Kreuzen zweier Strichgitter realisiert werden. Bei der Beugung von Licht an einem Kreuzgitter entstehen Interferenzmuster, die eine netzförmige Struktur aufweisen. Habe die gekreuzten Gitter die gleiche Gitterkonstante, dann sind die Maschen des Netzes quadratisch, anderenfalls rechteckig. Weil im Experiment zwei Giitter gekreuzt werden sollen, deren Gitterkonstanten sich wie 1:2 verhalten, treten Beugungsmuster mit rechteckigen Maschen auf, wobei sich die Seiten der Rechtecke wie 2:1 verhalten. Die Schüler sollen solche netzförmigen Beugungsmuster kennenlernen und im Experiment einmal mit weißem und einmal mit rotem Licht arbeiten. Vorteile • Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank • Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

CHF 1’135.55

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