Einzelhaarexperiment (Laser)
Beugung von Licht
Basiswissen
Licht, etwa von einem Laser wird von einem Haar geteilt. In etwa 2 bis 3 Meter Entfernung kann man gut ein makroskopisches Beugungsmuster erkennen.
Aufbau
Ein Laserpointer mit z. B. etwa 650 nm Wellenlänge wird mit Hilfe von Knete positioniert. In etwa 3 Metern Entfernung soll das Laserlicht auf ein weißes Blatt Papier auf einer Wand treffen. Der Laserstrahl soll waagrecht durch den Raum gehen, das Blatt Papier ist senkrecht an der Wand angebracht. In den Strahl wird nun mit einer geeigneten Vorrichtung ein menschliches Haar gehalten.
Was ist das Babinetsche Prinzip?
- Ein dünner Spalt erzeugt dasselbe Beugungsmuster wie ein dünner Stift.
- So führt Isaac Newton eine Art Einzelhaarversuch mit dünnen Stiften durch.
- Die Formeln und Regeln können vom Einzelspaltexperiment auf das Einzelhaarexperiment übertragen werden.
- Siehe als Vorlage das Einzelspaltexperiment ↗
Was ist Haardickenformel?
- [k·l:b] = [Sk:d]
Legende
- k = Nummerierung der Maxima [siehe unten]
- l = Lambda, die Wellenlänge des Laserlichts
- b = Die Breite des Haares
- Sk = Abstand von der Mitte des 0ten Maximums bis zur Mitte des k-ten Maximums
- d = Abstand des Haares vom Schirm.
Was meint: Maximum nullter Ordnung?
- Die am intensivsten betrahlten Stellen auf dem Schirm heißen Maxima.
- Das stärkste Maximum liegt in der Mitte des Schirms.
- Man nennt es üblicherweise das Maximum nullter Ordnung.
- Nach links und rechts folgen dann die weiteren Maxima.
- k=2 heißt also: Maximum zweiter Ordnung
Wie bestimmt man die Breite des Haares?
- Man misst zum Beispiel für k=2 den Abstand vom 0ten bis zum 2ten Maximum: 9,4 mm
- Der Abstand des Haares zur Wand betrage 0,4 Meter.
- Damit ergibt sich eine Haarbreite b von 0,055 mm.
Fußnoten
- [1] Die Formel wurde entnommen aus: Michael Bracht, Grillenbeck: Die Bestimmung der Dicke von Haaren anhand der Vermessung mit Licht. Die Formel wird hergeleitet und steht explizit auf Seite 9. Department of Educational Sciences. TUM School of Social Sciences and Technology. Technische Universität München. Abgerufen am 24. Januar 2024.