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Set 8 Akustooptische Effekte
Lernziele
Dieses Set wurde für einige anspruchsvolle Experimente
zusammengestellt, die sich mit den Interaktionen zwischen
einer mechanischen Welle und Licht - den akustooptischen
Effekten (AOM, Akustooptische Modulation) - beschäftigen.
Die Versuche fördern das Wissen und Verständnis der
Ausbreitungseigenschaften sowohl mechanischer als auch
elektromagnetischer Wellen.
Es wird gezeigt, dass die Dichteänderungen, die durch
die Kompression und Dilatation einer Ultraschallwelle
entstehen, eine Änderung des Brechungsindexes des
Mediums hervorrufen. Das entstehende Gitter verursacht
die Beugung von Laserlicht. Darüber hinaus werden die
Intensitätsmodulation und die Wellenlängenänderung von
Laserlicht demonstriert.
In verschiedenen Experimenten werden die Beugungseigenschaften
von Licht an stehenden und fortlaufenden
Ultraschallwellen untersucht und gemessen. Die Schallgeschwindigkeit
verschiedener Flüssigkeiten wird mit Hilfe
der Variation der Interferenzmaxima des Laserlichts bei
verschiedenen Ultraschallfrequenzen bestimmt (Resonanzzelle).
Mit einer Photodiode lassen sich die Amplitudenmodulation
und die Phasenverschiebung von Laserlicht an einer
stehenden Welle darstellen und mit einem Oszilloskop
aufzeichnen. Die Frequenzänderung der Schallwelle beeinflusst
die Amplitudenmodulation und erlaubt die Berechnung
der Schallgeschwindigkeit des Mediums.
Der Unterschied der Beugung an stehenden und fortlaufenden
Wellen wird mit Hilfe einer Absorbermatte, welche
die Ausbildung stehender Ultraschallwellen in der Probenwanne
verhindert, demonstriert.
An der fortlaufenden Ultraschallwelle kann eine durch den
Dopplereffekt hervorgerufene Frequenzverschiebung des
Laserlichts gemessen werden. Durch die Verwendung von
Strahlteiler und Spiegeln werden unterschiedlich gebeugte
Lichtanteile zur Interferenz gebracht. Die entstehenden
Schwebungen werden mit dem Oszilloskop angezeigt und
vermessen.
Dieses Versuchsset eignet sich sowohl für die Demonstration
der akustooptischen Effekte und deren Anwendung in
der Technik, als auch für die Durchführung interessanter
Experimente im Fortgeschrittenenpraktikum aller naturwissenschaftlichen
und technischen Fachrichtungen.
Material
CW-Generator SC600 20100
Debye-Sears-Set 20200
2 Photodiodenempfänger 20303
3 justierbare Spiegel 20302
Strahlteiler 20301
Absorbermatte 20227
Experimente
PHY11
PHY17
IND04
Debye-Sears-Effekt
Akustooptische Modulation an stehenden Ultraschallwellen
Konzentrationsmessung mit Resonanzzelle
Erweiterungsvorschläge
Lasermodul (grün) - 20211,
Lasermodul (blau) - 20212:
PHY11 Debye-Sears-Effekt
Lasermodul (grün) - 20211,
Lasermodul (blau) - 20212,
Projektionslinse - 20230:
PHY12 Projektion stehender Wellen
Bestell-Nr. SET08
10
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