Station 13 Premium Experimente

Der Unterschied zwischen spontaner und stimulierter Lichtemission wird nachgewiesen. Die Strahlausbreitung innerhalb des Resonatorhohlraums eines He-Ne-Lasers und seine Divergenz werden bestimmt, ihre Stabilitätsbedingungen überprüft und die relative Leistung des Lasers wird in Abhängigkeit von der Lage des Rohres im Resonator und des Röhrenstroms gemessen. Die folgenden Aufgaben können mit dem Fortgeschrittenen-Set, Art.-Nr.: 08656-02 durchgeführt werden. Mit Hilfe eines doppelbrechenden Empfängers und eines Littrow-Prismas können, wenn ein Monochromator zur Verfügung steht, verschiedene Wellenlängen ausgewählt und quantitativ bestimmt werden.

Im Gegensatz zu der normalen Photografie kann ein Hologramm auch über die Dreidimensionalität eines Objektes speichern. Um die Dreidimensionalität eines Körpers zu erfassen, speichert der Film nicht nur die Amplitude sondern auch die Phase der Strahlung. Um dies zu erreichen wird ein kohärenter Lichtstrahl (Laserlicht) durch einen Strahlteiler in einen Objekt- und einen Referenzstrahl aufgespalten. Diese beiden Strahlen interferieren in der Ebene des photografischen Films. Das Hologramm wird mit dem Referenzstrahl rekonstruiert der auch bei der Aufnahme des Hologramms verwendet wurde.

In der Michelson Anordnung wird Zweistrahlinterferenz durch den Einsatz von Spiegeln erreicht. Die Wellenlänge wird bestimmt durch das Verstellen eines Spiegels mit der Mikrometerschraube und der sich daraus ergebenden Änderung des Interferenzmusters.

Es werden gleichzeitig an mehreren Stellen kreisförmige Wasserwellen erzeugt und das sich ergebende Interferenzmuster beobachtet. Durch Erhöhung der Anzahl der interferierenden Kreiswellen kann das Huygens’sche Prinzip veranschaulicht werden. Mit Hilfe von ebenen Wellen werden Beugungsphänomene an verschiedenen Hindernissen (Spalt, Kante, Doppelspalt usw.) untersucht. In einem weiteren Experiment kann das Prinzip der phasengesteuerten Antennen gezeigt werden. Um dies zu erreichen werden zwei Kreiswellen erzeugt und das Interferenzmuster wird beobachtet während man die Phasenlage des einen Erregers im Verhältnis zum anderen ändert.

Elektronen werden im elektrischen Feld im Fadenstrahlrohr beschleunigt und treten in ein zur Flugrichtung senkrechtes homogenes magnetisches Feld eines Helmholtz-Spulenpaares ein. Aus der Beschleunigungsspannung, der magnetischen Feldstärke und dem Bahnradius der Elektronen wird die spezifische Ladung des Elektrons bestimmt.

In einer mit Ne-Gas gefüllten Röhre werden Elektronen beschleunigt. Aus dem Abstand der äquidistanten Minima der Elektronenstromstärke in einem variablen elektrischen Gegenfeld wird die Anregungsenergie des Neons bestimmt.

Die als Zeeman-Effekt bezeichnete Aufspaltung der Spektrallinien von Atomen im Magnetfeld kann an Cadmium-Linien (normaler Zeeman-Effekt l= 634,8 nm, rotes Licht; anomaler Zeeman-Effekt l= 508,6 nm, grünes Licht) demonstriert und ausgewertet werden. Die beteiligten Energieniveaus spalten im Magnetfeld in 2L + 1 Niveaus auf, sodass unter Berücksichtigung der Auswahlregeln neun strahlende Übergänge vorkommen, von denen im Falle des normalen Zeeman-Effektes immer drei die gleiche Energie haben. Bei Beobachtung quer zur Feldrichtung (transversaler Effekt) sind zwei senkrecht und eine parallel zur Feldrichtung polarisierte Linien zu beobachten, während bei Beobachtung in Feldrichtung (longitudinaler Effekt) zwei zirkular polarisierte Linien beobachtet werden. Über die Bestimmung der Linienaufspaltung kann der Wert des Bohrschen Magnetons µB ermittelt werden. Mit Hilfe eines hochauflösenden Fabry-Perot-Interferometers (Auflösungsvermögen ca. 400000) sind die einzelnen Linien als sehr kontrastreiche Ringe zu beobachten.

Im Michelson-Aufbau wird Licht mit Hilfe zweier Spiegel zum Interferieren gebracht. Einer der Spiegel wird verschoben. Hierbei beobachtet man eine Änderung im Interferenzmuster und die Wellenlänge des Laserlichts kann bestimmt werden.