Lichtgeschwindigkeitsmessung mit roten Laserpulsen

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Lichtgeschwindigkeitsmessung mit roten Laserpulsen

Ungelesener Beitragvon Physikfan » 20. Mai 2016, 08:59

Hallo Optikfreaks

Ich habe ein Experiment zur Bestimmung der Lichtgeschwingkeit mit Hilfe eines gepulsten roten Diodenlasers aufgebaut.
Ein zeitlich relativ breiter elektrischer Puls (etwa 6 ns) erzeugt einen zeitlich relativ schmalen Laserpuls (etwa 1 ns).
Ein Strahlteiler teilt den Lichtpuls, ein Teil geht direkt auf den Detektor, Si-Photo-Diode mit 150 ps Anstiegs- bzw. Abfallzeit, ein anderer Teil läuft weiter und wird von einem Cornercube (Abstand etwa ein Meter zum Strahlteiler) wieder reflektiert, läuft wieder durch den Strahlteiler auf den Detektor.
Im nachfolgenden Bild ist der erste dicke Impuls mit etwa 6ns zeitlicher Breite der elektrische Puls des Pulsgenerators, der kleine Peak der direkt auf den Detektor hinlaufende Lichtpuls, die schlanke große Nadel der Laserpuls, der von dem Cornercube zurückkommt, mit etwa 1ns Breite.
Aus dem zurückgelegten Weg, etwa 2m, und dem zeitlichen Abstand der beiden Peaks ergibt sich die Lichtgeschwindigkeit.

Bild

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Re: Lichtgeschwindigkeitsmessung mit Laserpulsen

Ungelesener Beitragvon Physikfan » 20. Mai 2016, 10:01

Hallo Optikfreaks

Der experimentelle Aufbau:
Bild


Oszilloskopbild:
Bild



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Re: Lichtgeschwindigkeitsmessung mit roten Laserpulsen

Ungelesener Beitragvon Physikfan » 20. Mai 2016, 13:07

Hallo Optikfreaks

Eine Zusatzinformation zu den verwendeten Geräten:
Als Pulsgenerator verwende ich einen HP 8082A, der liefert die kurzen Impulse.
Vielleicht kann wer ein paar Tipps für einen Endverstärker geben, das wäre super.
Die Anpasserei der Laserdiode an die 50 Ohm Koaxleitung war mühsam, da wird ja leider viel Power des Impulses verbraten.

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Re: Lichtgeschwindigkeitsmessung mit roten Laserpulsen

Ungelesener Beitragvon Physikfan » 15. Jun 2016, 23:50

Hallo Optikfreaks

Das ist das reale Experiment, aufgenommen während einer Demonstration im Physiksaal eines Gymnasiums:

Bild

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Re: Lichtgeschwindigkeitsmessung mit roten Laserpulsen

Ungelesener Beitragvon Physikfan » 16. Jun 2016, 09:17

Hallo Optikfreaks

Experimentelle Details:
Alle drei folgende Bauteile sind mit schaltbaren Magnetfüßen auf einer magnetischen Edelstahlplatte befestigt.
Das Experiment läuft, erkennbar an dem gestreutem roten Laserlicht.
Ihr seht von links nach rechts:
1. gepulste rote Laserdiode
2. Silizium Photodiode DET025AL von Thorlabs, 2GHz Bandbreite, Anstiegs- und Abfallzeit jeweils etwa 150 ps, mit fein justierbarer Höhen- und Querverstellung
3. Strahlteiler (Diaglas, 5% Reflektivität, 95% Transmission) in kardanischer Aufhängung, damit ist die fein justierbare Drehung um die x-Achse unabhängig von der Drehung um die y-Achse möglich.

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Re: Lichtgeschwindigkeitsmessung mit roten Laserpulsen

Ungelesener Beitragvon Physikfan » 16. Jun 2016, 09:25

Hallo Optikfreaks

Experimentelle Details:
Der Retroreflektor (Corner cube) in Betrieb mit fein justierbarer Höhen- und Querverstellung

Bild

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Re: Lichtgeschwindigkeitsmessung mit roten Laserpulsen

Ungelesener Beitragvon Physikfan » 16. Jun 2016, 09:35

Hallo Optikfreaks

Das Oszilloskopbild (Tektronix 1 Gigahertz Scope 11402) passend zu der Demonstration im Gymnasium:
Zeitablenkung 5ns/division, Y-Achse 1mV/division
Bild

Beachtet bitte, dass der zeitliche Abstand der beiden Lichtpuls etwa 4ns beträgt,
d.h. optischer Mehrweg des einen Lichtpulses etwa 1,2 m, d.h. Abstand des Strahlteilers vom Cornercube etwa 60 cm.

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