Schülerinnen und Schüler des Oberstufenprofils „Technik, Medien und Wirtschaft“ des Gymnasiums Farmsen (Teil des Oberstufenverbunds Wandsbek) haben vom 22.2.-1.3.2011 drei verschiedene Experimente im Institut bearbeitet:
Schülerinnen und Schüler des Gymnasiums Farmsen bei der Durchführung des Versuchs „akusto-optischer Effekt“
1. Akusto-optischer Effekt:
Dieser grundlegende physikalische Effekt, der durch die Wechselwirkung einer Schallwelle in einem festen oder flüssigen Medium mit einer Lichtwelle zustande kommt, findet in sogenannten akusto-optischen Modulatoren (AOM) Anwendung. Diese ermöglichen es, die Wellenlänge von Laserlicht zu modulieren sowie Licht auf Zeitskalen von einigen hundert Nanosekunden zu schalten. Da akusto-optische Modulatoren sowohl in der modernen Kommunikationstechnologie als auch in modernen Experimenten zur Quantenoptik am Institut für Laser-Physik sind Bezüge zu aktueller optischer Technik sowie zur Grundlagenforschung gegeben. Für den Schülerversuch werden ein Ultraschallgeber sowie eine Flüssigkeit (Wasser oder Alkohol) und ein roter Diodenlaser verwendet. Es wurden Beugungserscheinungen des Lichts beobachtet und vermessen sowie die durch den akusto-optischen Effekt hervorgerufene Frequenzverschiebung des Laserlichts sichtbar gemacht.
Ein akusto optischer Modulator, unverzichtbarer Baustein in modernen Quantengasexperimenten, nutzt den akusto-optischen Effekt aus
2. Festkörperlaser:
Ziel des Versuchs ist der Aufbau und die Justage eines Festkörperlasers bestehend aus Praseodym-YLF-Kristall, blauem Pumplaser und Resonatorspiegeln. Dazu werden Pumplaser, Laserkristall und Resonator Schritt für Schritt justiert, bis der Laser „anspringt“. Weiterhin werden im Rahmen des Versuchs grundlegende Messungen (Wellenlänge von Pumplicht und ausgekoppeltem Laserlicht, Kennlinie des Pumplasers, etc.) durchgeführt. Bei der Durchführung des Versuches wird nicht nur das bei Schülerinnen und Schülern bereits bekannte Laserprinzip anhand eines konkreten Beispiels vertieft, es werden zusätzlich grundlegende Arbeitsweisen der modernen Optik kennen gelernt.
3. Interferometrie:
Es wurden zwei verschiedene Interferometer, ein Michelson- und ein Mach-Zehnder-Interferometer aufgebaut und justiert. Im Rahmen dieses Schülerversuchs werden Messungen der Kohärenzlänge der benutzten Laser sowie der Wellenlänge des verwendeten Laserlichts durchgeführt, anhand derer sowohl Grundlagen des Wellenmodells des Lichts sowie Besonderheiten des Laserlichts verdeutlicht werden können. Des Weiteren ermöglicht der Versuch ein Verständnis für die Längenskalen im Nanometerbereich, auf denen mit Hilfe der Interferometrie Messungen durchgeführt werden können. Die theoretische Einführung und die Betreuung des Versuchs erfolgten durch Doktoranden des Instituts für Laser-Physik, wodurch ein direkter Kontakt mit Forschenden hergestellt und zusätzliche Motivation geschaffen wurde.
Die Experimente wurde von den Schülerinnen und Schülern begeistert durchgeführt und es ist geplant, die Kooperation mit dem Gymnasium Farmsen im jährlichen Rhythmus fortzuführen.
Schlagwörter:
Laser, LED, Licht-Materie-Wechselwirkung, Beugung am Gitter
Projektpartner:
Gymnasium Farmsen
Swebenhöhe 50, 22159 Hamburg, 040 645037-3, (http://www.gymnasium-farmsen.de/)
Weitere Informationen:
22.02.2011 – 01.03.2011, jährliche Wiederholung geplant
Bilderquellen:
Gymnasium Farmsen; ILP
Ansprechpartner:
Dr. Thomas Garl
Institut für Laser-Physik der Universität Hamburg
Zentrum für optische Quantentechnologien
Luruper Chaussee 149
22761 Hamburg
Tel.: +49 (0) 40 8998 – 5282
Fax: +49 (0) 40 8998 – 5290
E-Mail: tgarl@physnet.uni-hamburg.de
