Interferometer spielen in der Physik eine sehr große Rolle. Dabei macht man sich die konstruktive bzw. destruktive Überlagerung von Lichtwellen zunutze. Mit einem Interferometer können kleinste Positionsänderungen erfasst werden. Dies nutzt man etwa beim sog. LIGO-Observatorium zur Detektion von Gravitationswellen.
Interferometer bestehen in der Regel aus Präzisionsbauteilen wie etwa extrem plane Oberflächenspiegel und kosten daher auch dementsprechend viel bzw. benötigen einen sehr genauen Aufbau. Immerhin spielen Genauigkeiten/Positionen im Bereich der Lichtwellenlänge (ca. 400 – 700 nm) eine Rolle.
Es geht aber auch deutlich einfacher. Ein sog. Jamin-Interferometer lässt sich mit nur folgenden Teilen umsetzen:
- Laserpointer
- zwei extra dicke Spiegel vom Glaserer, wobei sich die Reflexionsschicht hinter der dicken Glasschicht befinden muss. Man benötigt also KEINE teuren Oberflächenspiegel wie etwa bei anderen Interferometern!
- zwei Holzblöcke als Halterung der beiden Spiegel
Die beiden Spiegel müssen wiefolgt angeordnet werden:
Wenn man alles richtig gemacht hat und die beiden Spiegel exakt parallel zueinander ausgerichtet sind, müssten auf dem Schirm ca. 5 helle “Laserpunkte” erscheinen.
Wenn man diese “Punkte” nun genauer betrachtet stellt man fest, dass zwei davon keine innere Struktur aufweisen. Bei den drei anderen stellt man aber ein gewisses Muster bestehend aus hellen und dunkleren Streifen fest. Genau dies sind die gewollten Interferenzmuster!
Wie kommt es nun zu diesen Interferenzen?
Trifft der Laserstrahl vom Pointer auf den ersten Spiegel, so spaltet sich der Strahl auf. Ein schwacher Teil wird an der Glasoberfläche reflektiert, der andere Teil dringt ins Glas ein und wird dann von der Reflexionsschicht am hinteren Ende der Glasschicht fast vollständig reflektiert und tritt infolge aus der Glasschicht heraus. Beide Strahlen (beam 1 und 2) laufen dann parallel zueinander in Richtung Spiegel 2.
Dort wird der Strahl 1 in der Glasschicht gebrochen und trifft wieder auf die spiegelnde Rückseite. Der reflektierte Strahl tritt dann wieder aus der Glasschicht aus.
Der Strahl 2 wird beim Auftreffen auf den zweiten Spiegel zum geringen Teil direkt an der Glasoberfläche reflektiert. An dieser Stelle überlagern sich nun die beiden Strahlen 1 und 2 und es kommt zu Interferenzerscheinungen. Bei einem Wegunterschied der beiden Strahlen von n · λ kommt es zu einer konstruktiven Interferenz und die beiden Strahlen verstärken sich. Beträgt der Wegunterschied jedoch (2·n + 1) · λ/2, so trifft der Wellenberg von Strahl 1 auf ein Wellental von Strahl 2 und es kommt zu einer destruktiven Interferenz. Die beiden Strahlen löschen sich also aus.
Da es nur dann zu einer sichtbaren Interferenz kommen kann, wenn beide sich überlagernden Strahlen ungefähr gleich hell sind, ist nicht in jedem “Fleck” ein Interferenzmuster zu erkennen. Zum Beispiel kommt es beim absolut hellsten Fleck (2 malige Reflexion an der Spiegelrückseite) deshalb zu keinem Interferenzmuster. Auch der erste Fleck ganz rechts besitzt kein Interferenzmuster. Dies deshalb, weil es hier keine 2 Strahlen gibt, die sich überlagern könnten, sondern nur einen!
