Versuchsauswertung; Brechzahl Von Glas; Versuchsaufbau; Durchführung Der Messungen - 3B SCIENTIFIC PHYSICS U10350 Manuel D'utilisation

durch „laufende" Interferenzringe bemerkbar
machen.
•
Nachdem mindestens 20 Ringe (je mehr, desto
genauer ist die Messung) gezählt wurden, wird die
Mikrometerschraube abgelesen und das Ergebnis
l notiert.
M
•
Um mögliche Fehler beim Zählen der Ringe be-
urteilen zu können, sollten die Schritte 1 - 3
mindestens 3-mal wiederholt werden.

5.1.3 Versuchsauswertung

•
Wurden beispielsweise bei der ersten Messung
m = 30 Ringe gezählt und 20 mm – l
gemessen, dann ergibt sich unter Berücksichti-
gung der Untersetzung von beispielsweise 1:830
ein Spiegelweg von l
Lichtwellenlänge zu:
2 l
λ = s =
651 nm
m
•
Die Ergebnisse aller Messungen sollten bei sorg-
fältiger Versuchsdurchführung um nicht mehr als
2 % vom Mittelwert abweichen. Werden größere
Abweichungen festgestellt, kann eine Reinigung
des Exzenters erforderlich sein (siehe Abschnitt 3,
Exzenterreinigung und –wartung).
•
Das Messergebnis der Wellenlänge sollte auf
mindestens ± 5% genau sein. Eine Überprüfung
ist mit einem Laser bekannter Wellenlänge (He-
Ne-Laser: λ = 632,8 nm) möglich.

5.2 Brechzahl von Glas

5.2.1 Versuchsaufbau

•
Der Versuchsaufbau entspricht zunächst dem
Standardversuch (siehe Abschnitt 5.1.1). Dann
wird die Glasplatte mit Drehhalter gemäß Fig. 3
in den vorderen Teilstrahl eingebracht und der
justierbare Spiegel wird noch minimal nachge-
stellt, um die Interferenzringe mittig auf dem
Schirm zu erhalten.
Fig. 3: Versuchsaufbau zur Messung der Brechzahl von Glas
•
Wenn der Spiegel jetzt im Bereich um 0° etwas
vor- und zurückgedreht wird, sollte der Übergang
von entstehenden zu verschwindenden Inter-
ferenzringen genau bei 0° liegen. Wenn dies nicht
der Fall ist, dann steht der Strahlenteiler nicht
exakt im 45° Winkel zum fein verschiebbaren Spie-
gel. Da eine vollkommen exakte Ausrichtung des
Strahlenteilers praktisch unmöglich ist, wird der
Winkel φ
notiert, bei dem der Übergang von ent-
0
1) C. L. Andrews, Optics of the Electromagnetic Spectrum, Prentice-Hall, 1960
= 11,76 mm
M
= 9761 nm und damit die
S
stehenden zu verschwindenden Interferenzringen
stattfindet. Bei der Auswertung wird dieser Win-
kel vom Messwert φ
lichen Drehwinkel φ zu erhalten.
5.2.2 Durchführung der Messungen
• Vom Winkel φ
ausgehend wird die Glasplatte lang-
0
sam gedreht. Dabei wird die Anzahl m der ver-
schwindenden Ringe gezählt. Je größer der Dreh-
winkel wird, desto kleiner wird die Winkel-
änderung, die zum Verschwinden eines Ringes
führt. Daher ist zur Zählung von mehr als ca. 20
Ringen eine sehr ruhige Hand erforderlich.
5.2.3 Versuchsauswertung
• Mit dem Winkel φ (z. B. 5,4°), der gemessenen
Ringzahl m (z. B. 20), der Wellenlänge λ (in Luft)
des verwendeten Lasers (z. B. 633 nm) und der
Dicke der Glasscheibe t (hier 4 mm) ergibt sich
nach Andrews 1)
−
(
2 t m
=
n
G
•
Beim Vergleich eigener Ergebnisse mit Literatur-
werten ist immer zu berücksichtigen, dass die
Brechzahl wellenlängenabhängig ist und entspre-
chend nur Werte bei gleichen Wellenlängen ver-
glichen werden dürfen.

5.3 Brechzahl von Luft

5.3.1 Versuchsaufbau
•
Der Versuchsaufbau entspricht zunächst dem
Standardversuch (siehe Abschnitt 5.1.1) mit der
Änderung, dass für diesen Versuch zweckmäßiger-
weise die teilreflektierende Schicht des Strahlen-
teilers nach rechts hinten zeigt. Dann wird die
Vakuumzelle gemäß Fig. 4 in den rechten Teilstrahl
eingebracht und der justierbare Spiegel wird noch
minimal nachgestellt, um die Interferenzringe mit-
tig auf dem Schirm zu erhalten.
Fig. 4: Versuchsaufbau zur Messung der Brechzahl von Luft
5.3.2 Durchführung der Messungen
•
Die Vakuumpumpe wird an die Vakuumzelle ange-
schlossen und der angezeigte Druck p wird notiert.
Dann wird die Zelle langsam evakuiert und die An-
zahl m der verschwindenden Ringe wird gezählt. In
regelmäßigen Abständen werden der Druck und die
zugehörige Anzahl notiert. Wenn der minimale Druck
erreicht ist (bei einer einfachen Handpumpe ca.
4
abgezogen um den tatsäch-
M
die Brechzahl n des Glases zu:
G
 
2 2
λ
m
λ ) − φ ) +
(    
1 cos
4 t
 
=
− φ ) − λ
(
2 1 cos t m
1,55