Messung der Lichtgeschwindigkeit mittels Lichtblitzen

Kurzbeschreibung

Eine Methode zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Anlehnung an das Experiment von Armand Fizeaubietet folgender Aufbau.
Eine über eine Oszillatorschaltung betriebene LED (a) sendet kurze rote Lichtimpulse mit einer Wiederholfrequenz von 40 kHz aus. Das Licht wird an einem halbdurchlässigem Spiegel als Strahlenteiler (b) zur Hälfte als Referenzstrahl in Richtung Gehäusefenster (c_o) reflektiert; die andere Hälfte passiert als Messstrahl das Fenster (c₁). Eine Linse bildet die LED über einen im Abstand s/2 angeordneten Tripelspiegel (d₁) (der den Strahlengang genau in sich selbst reflektiert) auf sich selbst und über den Strahlenteiler (b) auf eine Empfänger Diode (e) ab. Diese setzt jeden Lichtimpuls nach dem Durchlaufen des Weges s in einen Spannungsimpuls um, der als Zeitsignal U₁ oszilloskopiert wird. Zur Absolutmessung der Zeit t, die ein Lichtimpuls zum Durchlaufen des Weges s braucht, ist zusätzlich zum Zeitsignal U₁ ein Referenzsignal U_o für den Nullpunkt erforderlich, das mit Hilfe eines zusätzlichen kleinen Tripelspiegel (d₂) erzeugt wird. Er wird zur Reflexion eines Referenzstrahls auf die Empfänger- Diode e entweder auf das Fenster (c₀) in das vom Strahlenteiler b nach oben reflektierte Licht gelegt oder unmittelbar am Fenster (c₁) in den Messstrahl eingebracht. Beide Lichtwege sind äquivalent, die dabei unvermeidliche Beeinträchtigung des Messstrahls entfällt bei der Nutzung des Lichtes am Fenster (c₀). Das über die Empfänger- Diode (e) in Spannung umgewandelte Referenzlicht wird auf dem Oszilloskop als Referenzsignal U₀ angezeigt. Die Zeitdifferenz zwischen U₁ und U₀ ist die Zeit, die das Licht für den Weg S benötigt.

Betriebsanweisungen: Elektrogeräte, Laser

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