2.5 Optik 2.5.2 Lichtgeschwindigkeit
Lichtgeschwindigkeitsmessgerät Komplettset
Messung der Lichtgeschwindigkeit
Prinzip
Funktion und Verwendung Das Lichtgeschwindigkeitsmessgerät Komplettset enthält alle nötigen Komponenten die zur Messung der Lichtgeschwindigkeit in Luft gebraucht werden. Ebenso kann die Lichtgeschwindigkeit in transparenten Flüssigkeiten mit Hilfe der mitgelieferten Rohrküvette untersucht werden. Der im Set enthaltene Acrylglasstab dient als Beispiel für die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Festkörpern. Die computerunterstützte Messwertaufnahme beim Messen von Abständen macht die berührungslose und damit ungestörte Untersuchung von Bewegungsvorgängen möglich. Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
Lichtgeschwindigkeits- und Abstandsmessung mit einem Gerät modernste digitale Messtechnik macht es möglich Das Gerät besticht durch den einfachen Aufbau und einem geringen Justageaufwand Durch die Phasenvergleichsmethode eines hochfrequent modulierten Laserstrahles kann die Lichtgeschwindigkeit in Luft auf 2% genau gemessen werden Messungen können wahlweise mit oder ohne Oszilloskop durchgeführt werden Die integrierte Anzeige aller relevanten Messgrößen (ƒ, Δφ, Δt, Δx) macht das Gerät besonders attraktiv für das Praktikum und für Demonstrationsversuche
Die Lichtgeschwindigkeit ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes und anderer elektromagnetischer Wellen. Mit dieser Geschwindigkeit breitet sich ein bestimmter Phasenzustand einer Lichtwelle aus. Da nur im Vakuum Phasengeschwindigkeit und Gruppengeschwindigkeit übereinstimmen, weicht die Ausbreitungsgeschwindigkeit in anderen transparenten Medien von der Vakuumlichtgeschwindigkeit ab. In diesen Medien ist die Lichtgeschwindigkeit sowohl abhängig von den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Mediums, als auch von der Frequenz des Lichtes. Zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit wird das Licht einer Laserdiode hochfrequent moduliert und in zwei Teilstrahlen aufgeteilt, den Referenzstrahl und den Messstrahl. Der Messstrahl läuft durch das zu untersuchende Medium. Am Empfänger werden die Phasenbeziehungen beider Teilstrahlen miteinander verglichen. Aus der Phasenänderung, der Modulation und dem Lichtweg wird die Lichtgeschwindigkeit bestimmt. Aufgaben 1. 2.
Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Luft. Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Wasser und Acrylglas und Berechnung des Brechungsindex.
Lernziel Brechungsindex, Wellenlänge, Phase, Frequenz, Modulation, elektrische Feldkonstante, magnetische Feldkonstante P2210101
Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
Modulationsfrequenz: 50,0 MHz (quarzstabilisiert) Schutzklasse Laser: Klasse 2 nach DIN EN 60825-1 Digitalanzeige: 3-stelliges LED-Display Ziffernhöhe: 20 mm Betriebsspannung: 12 VDC (geeignetes Netzgerät 12 VDC/2,25 A, 12151-99 im Lieferumfang enthalten) Leistungsaufnahme: 5 W Maße (mm): 206 x 130 x 160 Gewicht: ca. 2 kg
Software Lichtgeschwindigkeitsmessgerät
Enthaltenes Zubehör ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪
11226-00 Lichtgeschwindigkeitsmessgerät (1x) 12151-99 Netzgerät 12VDC/2,25 A (1x) 11226-01 Retroreflektor mit Stiel (1x) 11226-02 Optische Bank, l = 1800 mm für Lichtgeschwindigkeitsmessung (1x) 11226-03 Halterung für Lichtgeschwindigkeitsmessgerät (1x) 09822-00 Reiter für Stativbank (3x) 11226-04 Acrylglaszylinder mit Halterung (1x) 11226-05 Rohrküvette mit Halterung (1x) 14411-61 Software Lichtgeschwindigkeitsmessgerät
Empfohlenes Zubehör ▪
11456-99 Digitales Speicheroszilloskop, 25 MHz, 2 Kanal (1x)
11226-88
Funktion und Verwendung Die Software für das Lichtgeschwindigkeitsmessgerät gehört zur Softwarefamilie "measure" und zeichnet sich durch ihre einfache und intuitiv zu erlernende Bedienbarkeit aus. Mit Hilfe dieser Software können Sie alle Messgrößen, die vom Lichtgeschwindigkeitsmessgerät erfasst werden, aufzeichnen und darstellen. Insbesondere die optische Abstandsmessung bietet sich an per Software aufzuzeichnen. So kann die Dynamik von Bewegungen (Pendel, Farhbahnwagen, etc.) kontinuierlich (1000 Hz) erfasst werden ohne den Ablauf mechanisch zu stören. 14411-61
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