Michelson-Interferometer

Das Michelson-Interferometer ist eines der bekanntesten Interferometer und vergleichsweise einfach aufzubauen sowie zu justieren. Im Unterricht kann es beispielsweise in den Kontexten Interferenz von Licht oder Relativitätstheorie (Stichwort: Lichtäther-Experiment) eingesetzt werden, um grundlegende physikalische Prinzipien anschaulich zu vermitteln.

Auf dieser Seite finden Sie alle Informationen zum Aufbau, den Besonderheiten und den Messmöglichkeiten des modularen Michelson-Interferometers sowie Arbeitsmaterialien für den Einsatz im Unterricht.

Aufbau

Schematischer Aufbau

Nötige Module:

Hier finden Sie die vollständige Bauteil- und Bestellliste.

Besonderheiten

Unterschiedliche Linsen:

In der Teileliste finden sich unterschiedliche Linsen. Eine kurze Erklärung zu ihren Eigenschaften:

Acrylglas-Linse mit 15mm Brennweite: Diese Linse besitzt eine kurze Brennweite und eignet sich besonders gut zur Erzeugung eines Interferenzmusters mit hohem Kontrast und ausreichender Größe. Allerdings ist die Oberflächengüte der Linse vergleichsweise gering, wodurch Unreinheiten im Interferenzmuster auftreten können.
Achromat mit 26,5mm Brennweite: Durch die größere Brennweite entsteht ein etwas kleineres Interferenzmuster mit weniger Ringen. Allerdings weist diese Linse eine höhere Oberflächengüte auf, wodurch das Interferenzmuster weniger Unreinheiten enthält und insgesamt präziser erscheint.

Die Wahl der Linse hängt somit von den gewünschten Eigenschaften des Interferenzmusters ab.

Zum Interferenzmuster:

Beim Michelson Interferometer können unterschiedliche Interferenzmuster entstehen.

Rechnet man mit idealen Bauteilen sollte sich theoretisch ein perfekt kreisrundes Muster ergeben. Die lichtbrechenden Eigenschaften des Strahlteilers sowie der (nicht perfekt runde) Strahl der Laserdiode sorgen dafür, dass andere Muster entstehen können. Hier folgt eine ausführliche Beschreibung.

Messen mit dem Michelson-Interferometer

Das Michelson-Interferometer kann als Messinstrument für sehr kleine Weglängenänderungen genutzt werden. Zu den bekannten Anwendungen zählen das Michelson-Morley-Experiment zur Untersuchung des Lichtäthers, die Detektion von Gravitationswellen in modernen Observatorien sowie die optische Kohärenztomografie, die in der Medizin zur hochauflösenden Bildgebung eingesetzt wird.
Auch in diesem Set ist eine Messung möglich. Dazu wird einer der Spiegel durch ein Spiegel-Piezo-Modul ersetzt. Das Piezo-Element verformt sich, wenn eine Spannung angelegt wird und bewegt so den Spiegel. Dadurch ändert sich das Interferenzverhalten auf dem Schirm – das Interferenzmuster wandert. Durch Auswerten dieser Änderung lässt sich berechnen, wie weit der Spiegel bewegt wurde.

Schematischer Aufbau

Nötige Module:

Arbeitsmaterialien

Beispielhaftes Workbook zum Einsatz im Unterricht:
Workbook zum Michelson-Interferometer

Kurzanleitung zur Justage des Michelson Interferometers:
Kurzanleitung Michelson-Interferometer