| Autor |
Nachricht |
wwwelle
Anmeldungsdatum: 07.11.2010
Beiträge: 6
|
 wwwelle Verfasst am: 07. Nov 2010 21:23 Titel: Wozu der Spalt beim Spektrometer? Kohärenz? |
 |
|
Meine Frage:
Hallo Forum!
Ich habe mir selbst ein Spektrometer gebaut. Wie bei allen Spektrometern, die mir untergekommen sind, habe ich einen feinen Spalt (bestehend aus zwei Rasierklingen) verbaut und eine Gitterfolie mit 1000 Linien pro Millimeter. Funktioniert super.
Nun meine Frage: Wozu ist eigentlich dieser Spalt da?
Ein Bekannter sagte, dass der Spalt im Spektrometer gar nicht unbedingt die Aufgabe des "Kohärentmachens" habe. Gerade dann wenn man z.B. die Fraunhoferlinien beobachten will (was ich möchte) hat der feine Spalt nix mit Kohärenz zu tun, da das Sonnenlicht ja "parallel" einfällt. Das verstehe ich nicht ganz. Ist Sonnenlicht immer kohärent? Oder wozu dient der Spalt beim Spektrometer beim Analysieren von Sonnenlicht?
Herzlichen Dank!
Meine Ideen:
Ich dachte bisher, dass der Spalt im Spektrometer die gleiche Bedeutung hat wie der Einfachspalt vor dem Doppelspalt im Doppelspaltversuch. Also damit das zu analysierende Licht erst mal kohärent wird. |
|
 |
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 07. Nov 2010 21:36 Titel: |
|
|
Den Spalt braucht man zum Wellenlängen sortieren.
Der Clou am Spektrometer ist ja, dass Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen an unterschiedlichen Stellen rauskommt.
Und das funktioniert natürlich am besten, wenn alles Licht am Anfang sauber geordnet durch denselben schmalen Spalt reingekommen ist.
Denn sonst (ohne Spalt am Eingang) wäre das Licht nach dem Spektrometer nicht so fein säuberlich nach Wellenlängen getrennt, weil Strahlen anderer Farbe, die sonst vom Eingangsspalt draußen gehalten worden wären, auf mehr oder weniger schrägen Wegen ebenfalls dieselben Stellen hinter dem Spektrometer erreichen könnten wie sonst nur die eine-gewünschte Farbe. |
|
|
wwwelle
Anmeldungsdatum: 07.11.2010
Beiträge: 6
|
| wwwelle Verfasst am: 07. Nov 2010 21:45 Titel: |
|
|
Aber beim Beobachten der Fraunhoferlinien will ich ja gerade _alle_ Farben im Lichtbündel haben. Was meinst Du physikalisch genau mit "sortieren"?
Dank Dir! |
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 07. Nov 2010 21:53 Titel: |
|
|
Ja, man möchte alle Farben ins Spektrometer reinlassen. Aber wenn sie rauskommen, zum Beispiel aus dem Spektrometer-Prisma, dann möchte man, dass das Licht unterschiedlicher Farbe auch an unterschiedlichen Stellen rauskommt.
Dann ist zum Beispiel am Ausgang des Spektrometers auf dem Beobachtungsschirm eine rote Linie (die so aussieht wie der Eintrittsspalt) neben einer grünen Linie (die ebenfalls dieselbe Form hat wie der Eintrittsspalt, nur ein Stückchen seitlich versetzt) neben einer blauen Linie.
Macht man nun den Eintrittspalt deutlich größer, so werden auch diese Linien hinter dem Spektrometer dementsprechend breiter. Das ist unpraktischer, um die genaue Wellenlänge abzulesen, und das ist sogar sehr unpraktisch, wenn dadurch die Licht-rechtecke am Ausgang sogar anfangen, einander zu überlappen und ineinander zu verschwimmen.
Ganz ohne Eintrittsspalt wäre das dementsprechend noch schlimmer, da würde man noch viel weniger erkennen können, was das Spektrometer versucht hat, nach Wellenlängen zu sortieren. |
|
|
wwwelle
Anmeldungsdatum: 07.11.2010
Beiträge: 6
|
| wwwelle Verfasst am: 07. Nov 2010 22:19 Titel: |
|
|
Ah ok danke, ich glaube, ich verstehe. Der Einfachspalt beim Youngschen Doppelspaltversuch hat aber wirklich nur Kohärenzgründe oder? Kannst Du mir nen Tipp geben, wo ich das mit der Kohörenz nochmal ordentlich nachlesen kann? Ich kapier das noch nicht so genau, warum das was mit dem Eintrittswinkel in den Doppelspalt zu tun hat (also bei der Sonne quasi Parallel, bei ner nahen Lichtquelle nicht parallel).
Dank Dir! |
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 08. Nov 2010 02:34 Titel: |
|
|
Beim Youngschen Doppelspaltversuch, hat man ja nicht einen Einfachspalt, sondern einen Doppelspalt (also zwei Spalte; wenn du so willst, also "zwei Einfachspalte").
Das mit der Kohärenz brauchst du immer nur dann, wenn es um Interferenz geht. Also zum Beispiel bei Beugung am Einfachspalt oder bei Beugung am Doppelspalt.
Bei vielen Spektrometern geht es gar nicht um Interferenz, sondern einfach nur um unterschiedlich starke Brechung unterschiedlicher Wellenlängen, so dass das Licht dabei nach Farben sortiert wird.
Magst du allgemein zu Kohärenz vielleicht auch mal dort
http://www.physikerboard.de/topic,19126,-kohaerenz%2C-was-ist-das%3F.html
reinspicken? Da hatte ich das heute gerade schon mal in einem anderen Thread ein bisschen erklärt. |
|
|
wwwelle
Anmeldungsdatum: 07.11.2010
Beiträge: 6
|
| wwwelle Verfasst am: 08. Nov 2010 06:12 Titel: |
|
|
Beim youngschen Doppelspaltversuch brauche ich aber doch (wenn ich nicht gerade einen Laser verwende) auch nen Einfachspalt vor dem Doppelspalt. Siehe: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Young.gif
Und nach meiner Kenntnis ist der doch dazu da, um das Licht der Lichtquelle kohärent zu machen (nach Huygens-Prinzip). Ich verstehe aber nun nicht, warum Sonnenlicht dann was anderes ist, als das Licht einer Glühbirne vom Doppelspaltversuch - bzw. warum der eine Spalt für die Kohärenz da ist und der andere um hinten am Schirm ein schmales Abbild zu erzeugen, was gar nix mit Kohärenz zu tun hat.
Mein Spektrometer arbeitet aber ja genau mit Interferenz zumal ich kein Prisma (Dispersion) einsetze sondern ein Gitter mit 1000 L/mm. Es ist also schon wichtig, dass das Licht am Gitter sauber interferrieren kann oder nicht?
Ich dank Dir! Ich schau mir den Link gleich mal an :-) |
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 10. Nov 2010 00:29 Titel: |
|
|
| wwwelle hat Folgendes geschrieben: | Beim youngschen Doppelspaltversuch brauche ich aber doch (wenn ich nicht gerade einen Laser verwende) auch nen Einfachspalt vor dem Doppelspalt. Siehe: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Young.gif
Und nach meiner Kenntnis ist der doch dazu da, um das Licht der Lichtquelle kohärent zu machen (nach Huygens-Prinzip).
|
Ach so, da nimmst du also eine Version des Doppelspaltversuches, in dem du vornedran einen Einzelspalt stellst, damit dieser Einzelspalt sozusagen die eine Lichtquelle ist, aus dem die Lichtteilchen für das Interferenzexperiment kommen.
In diesem Fall bewirkt der Spalt, dass dasselbe Photon von dort aus losgeht und dann hinter dem Doppelspalt auf dem Schirm mit sich selbst interferiert.
| Zitat: |
Ich verstehe aber nun nicht, warum Sonnenlicht dann was anderes ist, als das Licht einer Glühbirne vom Doppelspaltversuch - bzw. warum der eine Spalt für die Kohärenz da ist und der andere um hinten am Schirm ein schmales Abbild zu erzeugen, was gar nix mit Kohärenz zu tun hat.
|
Für ein Prisma braucht man ja überhaupt keine Interferenz. Da sorgt der Eingangsspalt einfach nur dafür, dass die verschiedenen Photonen den Eingang an derselben Stelle passieren, damit sie hinterher nach dem Prisma auf dem Beobachtungsschirm schön getrennt sichtbar sind, weil sie dort an verschiedenen Stelle auftreffen.
| Zitat: |
Mein Spektrometer arbeitet aber ja genau mit Interferenz zumal ich kein Prisma (Dispersion) einsetze sondern ein Gitter mit 1000 L/mm. Es ist also schon wichtig, dass das Licht am Gitter sauber interferrieren kann oder nicht?
|
Ach so, von so einem Spektrometer sprichst du! Die Beugung am Gitter ist natürlich ganz ähnlich wie die Beugung an einem Doppelspalt, und wenn da Licht reinsoll, das eine relativ kleine Kohärenzlänge hat (also zum Beispiel eher Sonnenlicht als Laserlicht), dann hat in dem Fall der Einzelspalt davor natürlich in der Tat auch dieselbe Funktion (kohärentmachen des Lichtes) wie der Einzelspalt zwischen Glühlampe und Doppelspalt in deiner Version des Doppelspaltexperimentes  |
|
|
wwwelle
Anmeldungsdatum: 07.11.2010
Beiträge: 6
|
| wwwelle Verfasst am: 10. Nov 2010 08:33 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Ach so, von so einem Spektrometer sprichst du! Die Beugung am Gitter ist natürlich ganz ähnlich wie die Beugung an einem Doppelspalt, und wenn da Licht reinsoll, das eine relativ kleine Kohärenzlänge hat (also zum Beispiel eher Sonnenlicht als Laserlicht), dann hat in dem Fall der Einzelspalt davor natürlich in der Tat auch dieselbe Funktion (kohärentmachen des Lichtes) wie der Einzelspalt zwischen Glühlampe und Doppelspalt in deiner Version des Doppelspaltexperimentes |
Ahhhh. Dann hatte ich also ursprünglich mit meiner Idee gar nicht falsch gelegen. Nochmal zusammenfassend, korrigier mich bitte, wenn ich was falsch verstanden habe:
1) Bei Prismenspektroskopen braucht man gar kein kohärentes Licht, da ja hinten nicht interferriert wird. Der feine Schlitz bestimmt quasi "nur" die Auflösung hinten am schirm. Er entspricht quasi den einzelnen Pinselstrichen im abgebildeten Farbspektrum.
2) Sonnenlicht ist im Gegensatz zu einer nahen Lichtquelle räumlich kohärent, zumal unendlich weit weg und damit die Strahlen parallel verlaufen. Zeitlich kohärent ist das Sonnenlicht aber nicht, was zu einem verwaschenen Interferenzbild am schirm führen würde. Daher der schmale Beugungsspalt vor dem eigentlichen Interferenz-Gitter.
Richtig so?
Herzlichen dank! |
|
|
dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
|
| dermarkus Verfasst am: 10. Nov 2010 12:59 Titel: |
|
|
| wwwelle hat Folgendes geschrieben: |
1) Bei Prismenspektroskopen braucht man gar kein kohärentes Licht, da ja hinten nicht interferriert wird. Der feine Schlitz bestimmt quasi "nur" die Auflösung hinten am schirm. Er entspricht quasi den einzelnen Pinselstrichen im abgebildeten Farbspektrum.
|
Einverstanden
| Zitat: |
2) Sonnenlicht ist im Gegensatz zu einer nahen Lichtquelle räumlich kohärent, zumal unendlich weit weg und damit die Strahlen parallel verlaufen. Zeitlich kohärent ist das Sonnenlicht aber nicht, was zu einem verwaschenen Interferenzbild am schirm führen würde. Daher der schmale Beugungsspalt vor dem eigentlichen Interferenz-Gitter.
|
Das klingt so ein bisschen, als ob man davon reden könnte, dass etwas komplett kohärent wäre, oder komplett nicht kohärent. Dabei kann das ja in allen Zwischenstufen auftreten, von sehr schön klarem Interferenzbild über ein mehr oder weniger verwaschenes Interferenzbild, bis hin zu einem gar nicht mehr zu erkennenden Interferenzbild, wenn man auf dem Schirm einfach nur das normale Schattenbild der Strahlenoptik sieht. Je nachdem, wie gut die für das Experiment erforderliche räumliche oder zeitliche Kohärenz erfüllt ist.
Wenn zwei Lichtstrahlen genau vom selben Punkt kommen und die Wege dieser Lichtstrahlen genau gleich lang sind, dann bekommt man auch bei sehr kleinen Kohärenzlängen Interferenz, wenn man die Strahlen wieder überlagert. Denn mit sich selbst, ohne Längsversatz, interferieren kann jedes Photon.
Je weiter eine Lichtquelle entfernt ist, umso mehr ähnelt sie so einer Punktlichtquelle, und umso kleiner sind die Gangunterschiede der Lichtstrahlen, die uns von ihr erreichen. Und je kleiner der Einzelspalt ist, den man an den Eingang eines Interferenzexperientes stellt, umso mehr wirkt das Licht, das aus ihm herauskommt und ins Experiment hineinfliegt, wie kohärentes Licht aus so einer Punktlichtquelle.
Wenn man es mit Lichtstrahlen zu tun hat, die in Längsrichtung nicht besonders kohärent sind, wie zum Beispiel Sonnenlicht oder Glühlampenlicht oder so, dann hilft es also, eine weit entfernte solche Lichtquelle zu nehmen und einen engen Spalt davorzustellen, um das Licht wenigstens in Querrichtung kohärenter zu machen, wenn man trotzdem noch relativ schön Interferenzexperimente machen möchte. Wenn man in diesem Interferenzexperiment nur ausreichend kleine Gangunterschiede braucht, dann kann man so trotzdem schon erfolgreiche Interferenzexperimente schaffen
(Die zeitliche Kohärenz (also die Kohärenzlänge, die Kohärenz in Strahlrichtung) kann man mit solchen Maßnahmen (weit entfernte Lichtquelle und enger Eingangsspalt) nicht verbessern.) |
|
|
wwwelle
Anmeldungsdatum: 07.11.2010
Beiträge: 6
|
| wwwelle Verfasst am: 10. Nov 2010 18:21 Titel: |
|
|
Also, lieber Markus. Ich danke Dir nochmal ganz herzlich für Deine Bemühungen, hast gut geholfen :-)
Werd sicherlich öfter mal was posten in Zukunft.
Herzlichen Gruß! |
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
