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

Aufgaben

1. Bestimmung der Wellenlänge von grünen Hg Spektrallinien und ihrer Kohärenzlänge.
2. Die in Aufgabe 1 bestimmten Werte werden genutzt um die Kohärenzzeit und den Wert der Halbwertsbreite zu berechnen.
3. Überprüfung der Kohärenz Bedingungen für nicht-punktuelle Lichtquellen

Lernziele

• Fraunhofer-und Fresnel-Beugung
• Interference
• Räumliche und zeitliche Kohärenz
• Kohärenz Bedingungen
• Kohärenz Länge für nicht pünktlich Lichtquellen
• Kohärenz Zeit
• Spektrallinien (Form und half width value)
• Erweiterung der Linien durch Doppler-Effekt und Druck Erweiterung
• Michelson-Interferometer
• Vergrößerung 

(Bitte beachten: Versuchsbeschreibung nur in englischer Sprache erhältlich)