Wir versuchen derzeit, aus preisgünstigen Lasern und optischen Komponenten Schülerexperimente für den Oberstufenunterricht zusammenzustellen. Das Projekt ist momentan noch in der Aufbauphase. Ein erstes Zwischenresultat soll hier vorgestellt werden.
Wir haben im Internet die Adresse einer Firma gefunden, die derzeit preisgünstige He-Ne Laser der für den Unterricht zugelassenen Gefahrenklasse II anbietet. Wir vermuten, daß diese Laser ursprünglich für den Einsatz in Scannerkassen bestimmt waren und wegen der Umstellung auf Diodenlaser dafür nicht mehr gebraucht werden. Dieselbe Firma verkauft Oberflächenspiegel und Strahlteiler. Für insgesamt weniger als 100 DM haben wir dort einen Laser, zwei 2cm x 2cm große Oberflächenspiegel und einen 50/50-Strahlteiler der Größe 2cm x 1,5cm gekauft. Die optischen Komponenten haben wir auf Legospielsteine geklebt, die wiederum auf eine Legogrundplatte der Größe 8cm x 16cm gesteckt wurden. Das Ganze bildet ein Michelsoninterferometer, dessen Interferometerarme Längen von 3cm und 5cm besitzen. Das untenstehende Foto zeigt die Anordnung zusammen mit einer Aufweiterlinse, die früher einmal das Objektiv einer einfachen Kleinbildkamera war.
Ein Michelsoninterferometer zum MinipreisDas Schwierigste war es, eine Halterung für den Strahlteiler zu finden. Er befindet sich in dem kleinen roten Baustein auf der grünen Platte. Ursprünglich war dieser das Fenster eines Legohäuschens. Die Plexiglasscheibe wurde herausgebrochen und durch den Strahlteiler ersetzt. Der Baustein ist auf einem einzelnen Zapfen (ebenfalls ein Legobaustein) drehbar gelagert. Seine genaue Ausrichtung ist etwas mühsam. Aber mit Geduld, Übung und Hilfsmitteln wie einem Bleistift oder einem Schraubenzieher ist es zu schaffen, die Teilbündel des Interferometers zur Deckung zu bringen. Hat man das erst einmal geschafft, ist das Interferometer (wohl auch wegen seiner geringen Baugröße) sehr stabil. Das typische konzentrische Interferenzmuster, das im Bild zu sehen ist, wurde in ca. 1,5m Entfernung von der ober gezeigten Anordnung aufgenommen und hat einen Durchmesser von 5 cm.
Natürlich lassen sich wegen des Rasters der Legobausteine die Weglängen der beiden Interferometerzweige nicht direkt ändern. Daher müssen Experimente durchgeführt werden, bei denen die Änderung der optischen Weglänge durch eine Brechungsindexänderung in einem der Interferometerzweige verursacht wird. Wenn man z.B. ein Glasplättchen bekannter Dicke zwischen den Strahlteiler und einen Spiegel bringt und es dann um eine Achse senkrecht zum Strahl dreht, so vergrößert sich der Weg, den das Licht im Glas zurücklegt. Für kleine Winkel kann man die Ringe zählen, die aus dem Zentrum des Interferenzmusters herausquellen oder in ihm verschwinden. Aus der Anzahl dieser Ringe, der Dicke des Plättchens und dem Kippwinkel lässt sich dann der Brechnungsindex des Plättchens berechnen. Im Prinzip funktioniert das wie bei der Bestimmung des Brechungsindexes von Luft. Wir hoffen, daß uns noch weitere Experimente für unser Interferometer einfallen und würden uns natürlich auch über Anregungen freuen, die uns über das Internet erreichen.
