📋 Datenblatt zum Versuch

Für die Messung von \(c\) nach der Drehspiegelmethode stehen Ihnen die folgenden Geräte und Materialien zur Verfügung:

Als Lichtquelle dient ein Klasse 2 He-Ne-Laser mit einer Strahlleistung etwa \(1\ \mathrm{mW}\). Der Strahldurchmesser beträgt \({\approx}0.8\ \mathrm{mm}\), die Strahldivergenz beträgt \(1\ \mathrm{mrad}\).
Der Drehspiegel ist \(1\ \mathrm{cm}\) breit, \(2\ \mathrm{cm}\) hoch und zweiseitig spiegelnd beschichtet. Er wird mit einem Regeltransformator betrieben, der eine maximale Frequenz von \({\approx}450\ \mathrm{Hz}\) erlaubt. Ein Frequenzzähler erlaubt die Bestimmung der eingestellten Frequenz. Zur unabhängigen Kalibration des Frequenzzählers (in einem Messpunkt) steht eine Stimmgabel für den Kammerton A (\(440\ \mathrm{Hz}\)) mit Resonanzkasten und Anschlaghammer zur Verfügung.
Bei den Umlenk- und Endspiegeln handelt es sich jeweils um einen Planspiegel mit Krümmungsradius \(r\gt100\ \mathrm{m}\) und einem Durchmesser \(d=11.5\ \mathrm{cm}\).
Die Sammellinse im Strahlengang hat eine Brennweite von \(f=5\ \mathrm{m}\) und einen Durchmesser von \(d=11.5\ \mathrm{cm}\).
Die Aufbauten um Schirm und USB-Mikroskop bestehen aus
einem halbdurchlässigen Spiegel;
einer weiteren Sammellinse (mit Brennweite \(f=10\ \mathrm{cm}\) und Durchmesser \(d=3.8\ \mathrm{cm}\));
einem Glasmaßstab mit \(\mathrm{mm}\)-Einteilung vor einer Mattglasscheibe und einem Filterglas.

Für die Messung von \(c\) nach der Phasenvergleichsmethode steht Ihnen das folgende Zubehör zur Verfügung:

Das Hauptnetzgerät (der weiße Kasten auf den Bildern unten rechts, der orangefarbene Kasten auf dem Bild oben rechts in dieser Skizze) umfasst einem \(60\) und einem \(59.9\ \mathrm{MHz}\)-Frequenzgenerator, mit entsprechenden Mischstufen zur multiplikativen Mischung des Referenzsignals. Außerdem befindet sich darin, etwa \(13\ \mathrm{mm}\) hinter der Frontplatte, eine Photodiode, als Empfänger. Das Gerät hat zwei Ausgänge, um das Referenz- und das Empfängersignal ans Oszilloskop weiterzuleiten und einen Ausgang zum Betrieb des Senders.
Bei der Lichtquelle des Senders handelt es sich um eine rote Leuchtdiode in einem Gehäuse (siehe Bild unten links in der dieser Skizze). Das Gehäuse ist justierbar und mit einer verschiebbaren Kondensorlinse versehen.
Eine Sammellinse (mit Brennweite \(f=20\ \mathrm{cm}\) und Durchmesser \(d=3.8\ \mathrm{cm}\)) dient zur Fokussierung des Lichts auf die Photodiode.
Beim Oszilloskop handelt es sich um ein PeakTech P1255 mit der Möglichkeit des Zweikanal und des XY-Betriebs.

Für die Bestimmung des Brechungsindex optisch dichter Medien können Sie auf die folgenden Materialien zurückgreifen:

Ein mit Wasser gefülltes Rohr mit Endfenstern mit einer Innenlänge von \(994\ \mathrm{mm}\) und \(2\times3\ \mathrm{mm}\) Glasdicke, für Aufgabe 3.1 (einfach vorhanden).
Zwei Plexiglaszylinder jeweils der Längen \(8\) und \(30\ \mathrm{cm}\), mit polierten Stirnflächen und Ständer, für Aufgabe 3.1 (einfach vorhanden).
Ein Laserentfernungsmesser (vom Typ: Bosch DLE40, mit einer Messgenauigkeit \(\pm1.5\ \mathrm{mm}\)).
Verschiedene Küvetten (mit einer Grundfläche von \(100\ \mathrm{mm}\times50\ \mathrm{mm}\) befüllt mit Wasser und Silikonöl, für Aufgabe 3.2.

Literaturwerte:

Die angegebenen Werte befinden sich auch in der Datei parameters_literature.py

Lichtgeschwindigkeit (Wikipedia):

Brechungsindizes: