Verantwortlich: Dr. H.P. Lang, Büro 3.23, int. Tel. 73769.

Ziel:

Licht aus einer Quecksilberdampflampe fällt auf eine planparallele Glimmerplatte. Die Lichtstrahlen werden sowohl an der Oberseite wie auch an der Unterseite der Glimmerplatte reflektiert. Durch Interferenz erhält man ein Muster aus konzentrischen Ringen. Der Radius der Ringe hängt von der Geometrie der experimentellen Anordnung, der Dicke der Glimmerplatte und der Wellenlänge des verwendeten Lichts ab. Es soll die Dicke der Glimmerplatte durch Ausmessen der Radien der Interferenzringe bestimmt werden.

Versuchsaufbau:

Bei der Lichtquelle handelt es sich um eine Quecksilberdampf-Lampe, die verschiedene Spektrallinien emittiert (siehe Tabellenwerte unten). Daher weisen die Interferenzringe Farbränder auf. Mit Hilfe von Farbfiltern lässt sich jedoch monochromatische Strahlung erzeugen.

Material:

Quecksilberdampf-Lampe mit Schalter

Glimmerplatte mit Halter

verschiedene Farbfilter im Halter

Optische Verschiebeschiene

Schirm

CD-Rohling

Theorie:

Brechungsgesetz:

Aufgabenstellung:

Aufgabe 1.) Ist das verwendete Licht wirklich weiss ? Wie lässt sich das Spektrum der Lichtquelle bestimmen¨?

Aufgabe 2.) Stelle die Interferenzbedingung auf für konstruktive und destruktive Interferenz.

Bestimme aus der Figur im Theorieteil S1 und S2 als Funktion von n, a und b.

Setze diese Grössen in den Ansatz ein. Man erhält folgende Beziehung:

Helle Interferenzringe erhält man für:  D = m l,  m ganzzahlig

Dunkle Interferenzringe erhält man für:  D = m l + l/2, m ganzzahlig.

Durch eine Reihenentwicklung erhält man:

für

Einsetzen in die Interferenzbedingung ergibt folgende Beziehung (m ist die Interferenzordnung):

Aufgabe 3.) Stelle durch Verschieben des Halters der Glimmerplatte einen beliebigen Abstand zum Schirm ein (siehe Figur). Bestimme die Radien der beobachteten Interferenzringe für mindestens 2 Wellenlängen (Farbfilter vor der Lampe einsetzen). Messe dabei den mittleren Radius für jeden dunklen Ring . Rechne für alle Interferenzradien die zugehörigen Winkel a aus. Ist ein grosser oder ein kleiner Abstand günstiger für ein genaueres Resultat ?

Aufgabe 4.) Trage m (Ordinate) gegen sin2 a (Abszisse) auf und bestimme daraus die Dicke der Glimmerplatte. Der Brechungsindex von Glimmer beträgt 1.58 +/- 0.03.

Tabellenwerte:

Herstellerangabe: Dicke der Glimmerplatte: 0.15 mm

Spektrallinien der Quecksilberdampf-Lampe:

404.66 nm   violett
407.78 nm   violett
435.84 nm   blau-violett
491.61 nm   blau-grün
546.07 nm   grün
576.96 nm   gelb
579.07 nm   gelb
623.44 nm   rot

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H.P. Lang, 19.5.2005 / 25.8.2009