Strahlteiler im Selbstbau

    Hallo,


    in einem Physikprojekt versuchen wir, ein Michelson-Interferometer aus günstigen Komponenten selbst zu bauen. Das zentrale Problem ist der Strahlteiler.


    Diverse Anleitungen verwenden Mikroskop-Objektträger-Plättchen, aber in allen unseren Versuchen hat sich ein solcher Ansatz als nutzlos herausgestellt. Der Reflexionsgrad ist zu gering und der Laserstrahl wird beim Durchgang zu stark deformiert.


    Als Alternative haben wir versucht, aus zwei Prismen (BK7) einen Strahlteilerwürfel zusammenzusetzen. Es traten Probleme bei der Trocknung des Optikklebers auf den Klebeflächen auf: Die Trocknungszeit des Klebers beträgt mehrere Tage und es bildeten sich reflektierende "Inseln" (Kleber anscheinend nicht gleichmäßig genug aufgetragen). Außerdem ist auch bei dieser Variante der Reflexionsgrad wieder sehr gering.


    Im nächsten Schritt werde ich es einmal mit Kanadabalsam als Kleber probieren.


    Hat jemand von euch eine Idee, wie man günstig einen ordentlichen Strahlteiler (möglichst 50:50) realisieren kann?


    Es sieht ganz so aus, als müsste man (auch bei Verwendung zweier Prismen) mit Beschichtungen arbeiten. Kann man halbdurchlässige Beschichtungen bzw. Antireflexionsbeschichtungen selbst herstellen?



    Gruß


    Martin

    Hallo!


    Wenn ihr bei den Prismen bleiben wollt, versuchts einfach mal mit Salatöl, die Kohäsionskraft sollte reichen.


    Viel bessere Alternative: http://www.surplusshed.com --> 15mm Beamsplitter 20$


    Der Versand so kleiner Teile hält sich in Grenzen, das letzte mal bei mir warens 6$. Dauert halt seine Zeit bis es ankommt(2-3Wochen).


    grüße
    martin

    Such bei ebay mal nach "Periskop" bzw. "Strahlenteiler". Es gibt da optische Geräte, aus denen man die Teilerwürfel rausbauen könnte. (Wie einfach das Ausbauen ist, müsstest du mal den Anbieter fragen).
    Selbst basteln kannst du vergessen. Die optische Qualität muss schon stimmen. Immerhin möchtest du ja auch die Oberflächenunterschiede zwischen Referenzfläche (bzw. -spiegel) und Testfläche (-spiegel) sehen und nicht die des Strahlteilers.
    Eine Spiegelschicht muss natürlich dazwischen, da der Reflexionsgrad gegen Null geht (bei verkitteten Prismen). Da wird dann nicht mal ein Prozent oder so zur Seite weggespiegelt, es ist einfach so, als hättest du einen Würfel aus einem Stück Glas.


    Du brauchst also erst zwei optisch nahezu perfekte Planflächen, die eine muss 50% verspiegelt sein, und dann müssen diese verkittet werden (am einfachsten geht das mit UV-Kitt, aber das habt ihr sicher auch nicht).
    Da ist die Ebay-Alternative billiger.


    Welche Referenzfläche nehmt ihr denn und welche Testfläche? Beides sollte verspiegelt sein (auf der Vorderseite!) und die Testfläche ist am besten perfekt plan, die andere weicht leicht davon ab. So erzielt ihr die besten Ergebnisse.
    Dafür sind aber wirkliche optische Spiegel notwendig, mit Schminkspiegeln aus dem Baumarkt o.ä. lässt sich da nichts erreichen.
    Bei zu großen Formabweichungen der Flächen werdet ihr auch nichts sehen können.


    Viele Grüße,
    Florian

    Hallo


    musst du mal in Kurt seinen alten Berichten zum Michelson suchen, er hat mal Filter als Strahlteiler verwendet, zB. ein Graufilter. Das die Reflexion zu gering ist mag ich nicht glauben, die roten Diodenlaser haben eigentlich keine ausreichende Kohärenzlänge, das kann man umgehen wenn Prüfling und Referenz den selben Radius haben, sonst bei Diodenlasern eher einen Grünen und die sind bestimmt hell genug, bedürfen aber auch zusätzlicher Schutzfilter.


    Gruß Frank

    Hallo Martin,


    > Wenn ihr bei den Prismen bleiben wollt, versuchts einfach mal mit Salatöl, die Kohäsionskraft sollte reichen.


    interessante Idee. Das werden wir ausprobieren. Die Idee mit dem Strahlteiler aus zwei Prismen kam mir nach einiger Recherche. Da war ich allerdings noch davon ausgegangen, dass es ohne große Umschweife funktioniert.


    Im Netz hatte ich etwas der folgenden Art gelesen: "...der Reflexionsgrad hängt von der Dicke der Kittschicht ab". Die meisten derartigen Aussagen haben sich in Experimenten als ziemlicher Unsinn herausgestellt.


    Angeblich (laut veröffentlichtem Artikel in "Physik in unserer Zeit"), erhält man sogar mit herkömmlicher Spiegelfolie brauchbare Ergebnisse... kann ich überhaupt nicht bestätigen.


    Deshalb schon einmal an dieser Stelle: Danke für eure qualifizierten Beiträge, das hilft wirklich weiter. [:)]


    > Viel bessere Alternative: http://www.surplusshed.com --> 15mm Beamsplitter 20$


    Prima! Das sind mal Größenordnungen bei denen man keine Tränen in die Augen bekommt...

    Hallo huxtebude,


    > Eine Spiegelschicht muss natürlich dazwischen, da der Reflexionsgrad gegen Null geht (bei verkitteten Prismen). Da wird dann nicht mal ein Prozent oder so zur Seite weggespiegelt, es ist einfach so, als hättest du einen Würfel aus einem Stück Glas.


    Nun, das hatte ich mir zunächst auch gedacht - hat sich nun ja experimentell bestätigt. Warum baut man dann überhaupt Strahlteilerwürfel und nimmt nicht grundsätzlich halbdurchlässige Platten?


    Ich dachte, dass das Prinzip des Strahlteilerwürfels vor allem auf dem optischen Tunneleffekt beruht (frustrated internal total reflection), scheint aber nicht auszureichen.


    Es ist allerdings interessant, dass ich bei Aneindersetzen der Prismen (ohne Kitt) überhaupt gar keine Transmission erhielt.


    > am einfachsten geht das mit UV-Kitt, aber das habt ihr sicher auch nicht).


    Danke für den Tipp. Daran soll es nicht hängen. Bevor ich mit Kandabalsam herumhantiere...


    > Welche Referenzfläche nehmt ihr denn und welche Testfläche? Beides sollte verspiegelt sein (auf der Vorderseite!) und die Testfläche ist am besten perfekt plan, die andere weicht leicht davon ab. So erzielt ihr die besten Ergebnisse.


    Referenzfläche, Testfläche? Wir probieren zunächst nur einen ganz einfachen Aufbau zu realisieren. Strahlteiler, Zwei Spiegel, Linse zur Aufweitung des Strahls.


    Bei den Spiegeln haben wir auch einiges probiert. Als beste Variante haben sich bisher die "Scheiben" von (alten) Festplatten herausgestellt. Die sind jedenfalls besser als von mir bei optikbaukasten.de bestellte Oberflächenspiegel.

    Hallo FrankH,


    >musst du mal in Kurt seinen alten Berichten zum Michelson suchen, er hat mal Filter als Strahlteiler verwendet, zB. ein Graufilter.


    Ok, ich werde mal wühlen. Filter als Strahlteiler - klingt interessant.



    Vielen Dank!


    Martin

    Hallo


    ich würde dem UV Kitt schon kanadabalsam vorziehen, weil den bringt man auch wieder auseinander
    ich schätze mal eine Fläche des Prismas müsste ca. 25-30% verspiegelt sein, reflektiert in Schräglage wohl stärker, spielt aber nich so die Rolle.
    das wird mit den Zutaten teurer wie ein ganzer Würfel, suche doch auch mal bei BW optik


    Gruß Frank

    Hallo,


    von einem sochen "Tunneleffekt" habe ich noch nie etwas gehört. Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass das hier eine größere Rolle spielt.
    Wenn du die Prismen ohne Kitt nur aneinanderlegst tritt einfach nur Totalreflexion an der 45° Fläche auf. Deshalb wird der Lichtstrahl nur zur Seite abgelenkt und er läuft nicht gerade durch den "Würfel".


    Warum man nicht halbdurchlässige Platten nimmt?
    Eine Platte muss ja immer auch eine gewisse Dicke haben. Ich meine damit, sie kann nicht nur aus einer Spiegelschicht bestehen, sondern ist eben aus Glas, Quarz o.ä. Somit gibt es auch noch eine unverspiegelte Seite, an der das Licht gebrochen wird. Da die Platte ja im 45°-Winkel im Strahlengang sitzt. Dadurch wird das Licht durch die Qualität der zweiten Glasfläche verzerrt und der Strahl insgesamt Parallelversetzt.
    Beim Prisma sind die Eintritts- und Austrittsflächen immer senkrecht zum Strahl, das ist unkritisch(er).


    Mein Rat ist auch: Kauft euch einfach ein Strahlteilerwürfel, dann habt ihr damit keine Probleme. Das Projekt ist so schon nicht das leichteste ;)


    Mit Referenz- und Testspiegel habe ich die gleichen Spiegel gemeint, die ihr auch meint. Der Referenzspiegel ist eben optisch praktisch perfekt, da man an ihm eben seinen Spiegel den man eigentlich prüfen will vergleicht.
    Nimmst du zwei optisch unbekannte Flächen, kannst du nach dem betrachten mit dem Interferometer nicht bzw. nur sehr schwer etwas über die einzelnen Flächen aussagen. Das Fehlerbild was man sieht, könnte komplett zu Spiegel 1 gehören und Spiegel 2 ist perfekt, bzw. umgekehrt. Es könnte aber auch eine Mischung von Fehlern beider Spiegel sein.
    Ist so ähnlich wie mit einem Metermaß. Wenn man eine Länge messen möchte, dann muss man ja erst einmal eine Referenz haben, von der man weiß, dass sie genau xy lang ist.
    Vielleicht findet ihr ja im Gebrauchtmarkt oder bei Händlern ein paar alte Fangspiegel die möglicherweise ein paar Löcher oder Kratzer haben. Die sollten günstig zu bekommen sein und die Qualität hinreichend gut. Gerade Streifen oder Ringe solltet ihr damit auf jedenfall schonmal zu sehen bekommen.


    Viele Grüße,
    Florian

Jetzt mitmachen!

Sie haben noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registrieren Sie sich kostenlos und nehmen Sie an unserer Community teil!

Benutzerkonto erstellen Anmelden