Licht & Optik

Experimentier Set Quantenoptik

Grundgerätesatz Optisches Pumpen

Funktion und Verwendung Das sichtbare Licht einer Halbleiter Laserdiode wird benutzt um Neodym Atome in einem Nd:YAG (Yttrium-AluminiumGranat) -Kristall anzuregen. Vorteile • Die Leistung der Laserdiode kann als Funktion des Betriebsstromes gemessen werden. • Das Fluoreszenzspektrum des Nd:YAG Kristalls wird bestimmt und die wichtigsten Absorptionslinien der Nd Atome werden verifiziert. • Abschließend wird die Lebensdauer des 4F3/2-niveaus der Nd-Atome abgeschätzt. • Durch wenige zusätzliche Komponenten kann mit diesem System ein Nd:YAG-Laser gebaut werden.

Glasfaseroptik

Prinzip Der Strahl einer Laserdiode wird so präpariert, dass er in eine monomoden Glasfaser eingekoppelt werden kann. Die Probleme des Einkoppeln des Strahls in die Glasfaser werden untersucht. Daraufhin wird ein Niederfrequenzsignal über die Glasfaser übertragen und die numerische Apertur der Faser aufgenommen. Die Zeit des Durchgangs von Licht durch die Glasfaser wird gemessen und daraus die Lichtgeschwindigkeit in der Glasfaser ermittelt. Schließlich wird die Ausgangsleistung der Laserdiode in Abhängigkeit vom Betriebsstrom gemessen und daraus können charakteristische Werte wie z.B.die "Schwellstromstärke" bestimmt  werden. Vorteile • moderne Telekommunikation und Computernetzwerke stützen sich wesentlich auf diese Techniken • erkenne die Vorteile und grundlegenden Funktionsprinzipien von faseroptischen Anwendungen • an eigenen Messungen siehst du, dass sogar Licht eine gewisse Zeit braucht um durch eine optische Faser zu kommen

Experimentier Set, Glasfaser (Fiber) -Optik

Funktion und Verwendung Für die Durchführung des Versuches Glasfaseroptik (P2261000).

Experimentierset He-Ne-Laser, Basic Set

Funktion und Verwendung Experimentierset He-Ne-Laser.

KTP-Kristall mit Halter

Funktion und Verwendung Bestandteil des Grundgerätesatzes Nd:YAG-Laser.

Faradaysche Gesetze

Prinzip Leitet man elektrischen Strom durch eine Lösung, so kann es dabei zu Stoffumwandlungen kommen. Der Strom ist dabei die treibende Kraft der ablaufenden Redoxreaktionen. Elektrolysiert man Wasser, das durch den Zusatz von Ionen leitend gemacht wurde, erhält man an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff. Fängt man diese beiden Gase getrennt auf, wie etwa mit einem Wasserzersetzer nach Hofmann, kann man die Reaktion quantitativ verfolgen und so die beiden Faradayschen Gesetze ableiten. Das erste Faradaysche Gesetz besagt, dass bei der Elektrolyse die abgeschiedene Masse eines Stoffes der durch die Lösung geflossenen Ladungsmengen proportional ist. Das zweite Gesetz besagt, dass die elektrochemischen Äquivalente sich zueinander verhalten wie ihre Äquivalentmassen (molare Masse geteilt durch die Wertigkeit). Beide Gesetze lassen sich anschaulich mit dem hier gezeigten Versuchsaufbau experimentell ableiten. Vorteile • Anschauliche Anwendung der Faraday´schen Gesetze • Fachübergreifender Einsatz möglich • Schnelle und einfache Versuchsvorbereitung (Versuchsanleitung und Gefährdungsbeurteilung verfügbar)

Diodenlaser 1000mW

Diodenlaser 1000 mW zum optischen Pumpen des Nd:YAG-Lasers. Mit integriertem Peltierkühler und Thermistor, Kollimier- und Fokussierlinse. Auf Reiter für Optische Bank KL. Emissionswellenlänge:     808 nm Sicherheitshinweise: Das vorgestellte System ist eine Lasereinrichtung der Klasse 4. Die emittierte Laserstrahlung ist nicht sichtbar und dennoch sehr gefährlich für das Auge und gefährlich für die Haut. Sie kann Brand oder Explosion verursachen. Sicherheitsvorschriften für Lasereinrichtungen der Klasse 4 beachten. Grundsätzlich Laserschutzbrille tragen. Auch mit Laserschutzbrille den Laserstrahl nicht direkt beobachten.

Polarisation durch Lambda-Viertel-Plättchen

Prinzip Einfarbiges Licht fällt auf eine Glimmerplatte senkrecht zur optischen Achse. Zu gegebener Plattendicke (Lambda / 4, oder Viertel-Wellen-Platte) gibt es eine 90 °-Phasenverschiebung zwischen dem ordentlichen und außerordentlichen Strahl wenn das Licht aus dem Kristall tritt. Die Polarisierung des austretenden Lichts wird an verschiedenen Winkel zwischen der optischen Achse der Lambda / 4 Platte und der Richtung der Polarisation des einfallenden Lichtes untersucht. Vorteile • das Prinzip nach dem Polaroid Brillen funktionieren • entdecke Wege bestimmte Eigenschaften von Licht zu verändern • lass den elektrischen Feldvektor kreisen

Kohärenz und Breite von Spektrallinien mit dem Michelson-Interferometer

Prinzip Kohärenz - ist die Eigenschaft einer Welle, über einen größeren räumlichen und/oder zeitlichen Bereich hinweg eine definierte Phasenbeziehung aufzuweisen. Die zeitliche Kohärenz ist direkt verbunden mit der Frequenzbandbreite der Schwingung. An einem festen Punkt im Raum ändert sich die Phase von annähernd monochromatischem Laser-Licht über viele Schwingungperioden hinweg wie eine gleichmäßige Schwingung. Nach einiger Zeit, der Kohärenzzeit, ändert sich die Phase gegenüber dieser gedachten Schwingung jedoch. Der Weg, den das Licht während der Kohärenzzeit zurücklegt, wird Kohärenzlänge genannt. In diesem Versuch zeigt sich bei einer Hg-Hochdrucklampe im stationären Betriebszustand, dass durch Doppler-Effekt und erhöhter Stoßzahl aufgrund hoher Druck und Temperaturwerte die Kohärenzlänge einer Spektrallinie verringert wird. Vorteile • untersuche die Eigenschaft die es zulässt Licht in Interferenz-Experimenten einzusetzen • analysiere verschiedene Spektrallinien einer Quecksilberlampe • setze ein Michelson-Interferometer ein um Licht zu charakterisieren

Newtonsche Ringe mit Interferenzfiltern und Zeilenkamera

Prinzip Mit Hilfe des zwischen einer schwach gewölbten Linse und einer Planglasplatte gebildeten Luftkeiles (Newtonsches Farbenglas) wird monochromatisches Licht zur Interferenz gebraucht. Aus den Radien der Interferenzringe wird die Wellenlänge bestimmt. Vorteile • die Farbe von Seifenblasen beruht darauf: Interferenz an dünnen Schichten • optische Interferenz wird verwendet um kleinste Unterschiede festzustellen • aufwendige Filter machen auch quantitative Messungen möglich

Faraday-Effekt

Prinzip Der Rotationswinkel der Polarisationsebene von planpolarisiertem Licht durch eine Flintglasröhre wird als lineare Funktion des Produkts Hauptflussdichte und der Länge des optischen Mediums gesehen. Der Faktor der Proportionalität, Verdet´s Konstante, wird untersucht in Abhängigkeit von der Wellenlänge und dem optischen Medium. Vorteile • magnetische Felder können Licht beeinflussen indem sie dessen Polarisation verändern • finde heraus wie die Wellenlänge des Lichts und das verwendete Medium den Effekt des magnetischen Feldes beeinflussen • entdecke eine Brücke zwischen der Optik und Elektromagnetismus