Meine Interferometer Versuche und Probleme

Umfrage zum Buch Astronomie in Theorie und Praxis: Digitalausgabe ja oder nein?

    Hallo zusammen,
    in dem Beitrag:
    http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=56058
    hatte ich Versuche mit dem Michelson Interferometer durchgeführt.
    Bis mein grüner Laser abnippelte und ich auf einen roten ausweichen musste.


    Nun wollte ich mir mit dem roten einen Bath-Interferometer bauen.
    Das ist bis jetzt daraus geworden.



    Hier der Testaufbau mit einem 1mW Rot-Laserpointer(Links). Der Strahlenteiler besteht aus zwei Dachkantprismen(altes Fernglas) die mit Salatöl zusammengefügt und auf einer Aluscheibe mit Silikon fixiert wurden. Alle Prismen liegen nur locker auf der dicken Aluplatte. Der Linsenhalter ist mittels einem Langloch einstellbar, verschiebbar und festgeschraubt.


    Die bikonvexe Linse hat knapp 5mm Durchmesser und ist eine von zwei aus einem 4mm Okular. Die Linse wurde nicht geklebt sonder ganz leicht mit einer Kunstoffklemme fixiert.


    Die beiden Strahlen wurden an einer 3m entfernten Wand auf 1cm Abstand gebracht. Diese Strahlen laufen paralell(mit Linial hinten und vorne vermessen). Hier ein Bild wo beide Strahlenbündel zurück, vom Spiegel, zum Interferometer kommen und neben der Linse auf den Halter treffen.


    Führe ich nun den linken Strahl(ich sehe auf den Spiegel) wieder zurück durch die Linse und den rechten rechts an der Linse vorbei, sieht das ganze so aus.

    Ein Strahl trifft sogar wieder, durch den Teiler, auf den Laser zurück.


    Und das habe ich an Interferenzen gesehen:

    Bild 1



    Bild 2



    Bild 3


    Einen Kreuztisch habe ich noch nicht. Ist ja alles nur mal im Experimentier Stadium. Ich habe da einen beim Baumarkt für 70 Euro gesehen.


    Trotzdem sehen die Interferenzen etwas komisch aus, oder ? [xx(].
    Ich habe mehrere Reflexe in dem letzten Prisma, das ich zum abschwächen und rauslenken des Strahls benutze. In meinen Bildern habe ich einfach mal alle Fotografiert. Die dickeren Streifen auf Bild 1 verändern sich nicht , wenn ich die Schnittweite verkürze oder verlängere. Diese kommen wahrscheinlich von meinem Salatöl Strahlenteiler.[:)]


    Aber ich konnte einen für 30 USD(incl Versand) aus den Staaten erstehen.
    http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAP…eName=STRK:MEWN:IT&ih=002
    Der ist sicherlich um welten besser.

    Hallo Donald,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Der Strahlenteiler besteht aus zwei Dachkantprismen(altes Fernglas) die mit Salatöl zusammengefügt... <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    vergiss es, auch wenn der hochgeschätzte Herr Bath damit Erfolg (wahrscheinlich mit Weißlicht) gehabt hat. Weißlicht (Glühlampenlicht) hat aber eine sehr geringe Kohärenzwellenlänge. Daher wird die Einstellung auf erkennbare Interferenzstreifen sehr kritisch. Wenn man noch keine praktische Erfahrung mit dem Bath- Aufbau hat wird das mit Weißlicht wahrscheinlich recht nervig bis aussichtslos werden. Warte bis Du einen ordentlichen Teilerwürfel und den Kreuztisch hast. Dazu brauchst Du auch noch eine feinfühlige Höhenverstellung. Letztere kann man sich auch nach folgendem Prinzip selber bauen. Es spielt dabei keine Rolle welches I- Meter oben drauf steht. Der Rest geht dann mit jedem Laser fast von alleine.



    Gruß Kurt

    Danke Kurt,
    ich werde dann mal warten ich den Strahlenteiler und den Kreuztisch habe.


    Ich dachte mir schon das es mit meinen "Schrott-teilen" nicht so einfach nicht gehen wird.


    Das Prisma zu auslenken des Strahls wird aber gehen , oder ?

    Hallo Donald,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das Prisma zu auslenken des Strahls wird aber gehen , oder ?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    ja, mach ich auch so. Ein Auslenkspiegel hätte den Vorteil, dass
    zwei Oberflächen als potenzielle Schmutzfänger, Kratzerträger und Reflexquellen wegfallen.


    Gruß Kurt

    Hallo,
    Die Kuhaugen die du da siehst sind das Interferogramm. Wenn du das Interferometer näher zum Spiegel bringst, dann werden die größer oder kleiner, dann mußt du weiter weg, bis sich die Kreislinien strecken und man kann dann auch die Spiegelform erahnen. Sehr genau ist das natürlich nicht.
    Grüße Martin

    Hallo Kurt und Marty,
    das habe ich mir schon gedacht. Ist alles sehr spannend mit dem Interferometer zu experimentieren. Ich bin mal gespannt wenn der richtige Teiler kommt. Dann erhoffe ich mir bessere Interferogramme.


    Danke Euch beiden. Ich melde mich wieder.

    Hallo Kurt und Marty,
    ich möchte Euch meine kleinen Erfolge nicht vorenthalten.


    Ich habe mal meinen Interferometer-Aufbau vorerst auf den "verbesserten" Kreuztisch meines Foucault-Testers montiert und noch eine Höhenverstellung (Z-Achse) rangebaut. Ich habe den Kreuztisch so gut wie Spielfrei bekommen und die Achse (Parallel zu den Lagerschienen) recht gut getroffen.


    Mit ein klein wenig Stolz präsentiere ich Euch mein erstes erkennbares Interferogramm (noch mit meinem Salatölteiler). Auf jeden Fall einen Ausschnitt daraus, da ich mit der Kamera nicht nah genug ran kam.

    Hallo Donald,


    es macht mir echt Spaß Deinen Versuchsaufbau zu analysieren[^]. Das wesentliche hast Du schon geschafft. Bei meinen Versuchen mit dem selbstgebauten Strahlenteiler hatte ich große Probleme mit Stör- Interferenzen. Die I- Gramme waren dadurch noch nicht so kontrastreich wie Dein letztes Bild.


    Mir ist erst jetzt aufgefallen, dass Du bei Deinem Auslenkprisma nur die Oberflächenreflexion der Hypothenuse nutzt. Das spart zwei Flächen, aber die Intensität ist naturgemäß geringer und zusätzlich wird dieses reflektierte Licht stark polarisiert. Ob das hier günstig ist kann ich nicht sagen. Ich benutze ein wesentlich kleinenes Auslenkprisma, welches in Gegensatz zu Deinem um 180° gedreht ist.


    Insgesamt ist bei mir Dank eines nur 12 mm großen Teilerwürfels der Lichtweg hinter der Linse ziemlich kurz. Das erleichtert wesentlich die fotografische Erfassung der vollen Öffnung des Prüflings auch ohne Hilfsfernrohr. Das hängt aber auch ganz wesentlich vom Kameraobjektiv und dem Chipformat der Kamera ab.


    Gruß Kurt

    Hi donald,


    sehr interessante Exerimente! Da ich wenig Ahnung von der Interferometrie habe,
    halte ich mich aber mit Kommentaren lieber etwas zurück.


    &gt; Ich habe da einen beim Baumarkt für 70 Euro gesehen.


    Dazu kann ich aber evtl. etwas beitragen. Für meine Versuche mit dem lateralen
    Drahttest brauchte ich vor Kurzem einen ordentlichen Kreuztisch. Nachdem ich
    etwas an den Teilen im Baumarkt herumgewackelt hatte, habe ich diesen Gedanken
    dann aber schnell verworfen. Wenn du einen solchen EUR 70,- Kreuztisch nicht
    später auch in der Werkstatt verwenden willst, dann rate ich eher davon ab.


    Ich hatte mich dann mal etwas bei ebay umgesehen und war erstaunt, was für
    Teile man da für erstaunlich wenig Geld ergattern kann. Letztlich habe ich mich
    für diesen massiven Kreuztisch mit Mikrometerschrauben in beiden Achsen entschieden
    und habe dafür etwa genau so viel bezahlt, wie ich im Baumarkt für einen "normalen"
    Kreuztisch ausgegeben hätte. Zu der Zeit gab es aber auch einige sehr elegante
    Kreuztische aus optischen Bänken (z.B. von Owis) für unter 100 Euro.


    Ciao, Heiner

    Hallo Kurt,
    mein bestellter Strahlenteiler aus den USA hat 20x20 und ist somit 1cm kürzer als der den ich jetzt habe. Dadurch kann ich den optischen Weg noch verkürzen.
    Das ich die Hypotenuse des Prismas benutzt habe, liegt an dem Gedanken das ich nur 5% des Lichts des Lasers nutzen wollte und so fast ohne Filter zur Abschwächung auskommen. Einen Filter brauche ich nur bei einem belegten Spiegel.
    Heute habe ich, wegen unserem Familientag, keine Zeit. Ich werde aber mal eine Aufnahme mit der Webcam versuchen. Mit der kann ich wegen dem kleinerem Objektiv näher ran, als mit der Canon.
    Die Auslenkung werde ich noch mit anderen Mitteln versuchen. Notfalls kann ich ja die Hypotenuse verspiegeln.


    Hallo Heiner,
    Dein Kreuztisch ist aber echt was Feines. Mit meiner verbesserten Version des alten Foucaulttisches bin ich z.Z. ganz glücklich. Ich werde also erst mal damit meine Erfahrungen sammeln und eventuell später auf ein E-Bäh Angebot zurückgreifen.


    Als kleine Spielerei hier eine Animation der kompletten Ausleuchtung des 4" Spiegels mit dem Interferometer als AVI (800KB).
    http://home.arcor.de/donald.schwab/files/Interferogramm.avi



    Danke für Euere Antworten und Unterstützung.

    Hallo zusammen,
    mein neuer Strahlenteiler ist gekommen und ich habe das Prisma zur Auslenkung mal testweise umgedreht.

    Im Gegensatz zu meinem "Salatölteiler" macht der 50/50 Teilung und ist 20x20 lang mit 4 polierten freien Flächen.


    Der Abstand der zwei Strahlenbündel ist 1cm (natürlich Paralell).
    Das erste Ergebnis aber erst mal nicht so toll.

    Der Kontrast ist so schlecht, das ich kaum den Rand des Spiegels sehen kann. Die Aufnahme entstand mit einem Energiefilter, gleich nach dem Laser.


    Das ich den Spiegel nicht ganz drauf bekomme, scheint am Spiegel selbst zu liegen. Als Test habe ich meinen belegten 4 Zoll f/4 Plutospiegel(wie oben) genommen. Mit meinem 16 Zoll f/5, noch nicht ganz auspoliert, habe ich diese Probleme nicht.


    Hat jemand eine Idee, an was der schlechte Kontrast noch liegen könnte ?

    Hallo Donald
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Hat jemand eine Idee, an was der schlechte Kontrast noch liegen könnte ?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    sehr wahrscheinlich liegt es an Verunreinigungen der Glasoberlächen. Wenn ich richtig gezählt habe sind es bei Deinem Versuchaufbau incl. Energiefilter 12 Glas- Luft- Übergänge. Hier mal ein Beispiel mit meinem Bath vor und nach der gründlichen Reinigung aller Oberflächen.



    Das Bath ist mit einen ganz ordinärem 8€ Laserpointer bestückt. Ich finde, mit der "nachher"- Qualität der Streifen kann man leben.


    Wenn ich obiges Bath mit einem grünen statt rotem Laser betreibe gibt es nur mit Hilfe eines Polarisationsfilters vor der Kamera kontrastreiche I- Gramme. Es ist durchaus möglich, dass Du damit auch bei Deinem Versuchaufbau noch Kontrast gewinnen könntest. Vielleicht bringt auch schon die Drehung des Lasers um seine Längachse etwas. Die Reinheit der Glasflächen würde ich aber auf jeden Fall sicherstellen.


    Gruß Kurt

    Hallo Kurt,
    danke für Deine Antwort.
    Das es so viel ausmacht, ist ja der Wahnsinn !


    Die Glasflächen habe ich aber schon gestern mit Optical Wonder(TS) und einem Mikrofasertuch gereinigt. Den Laser kann ich aber mal drehen. Heute Abend gehen die Versuche weiter.
    Ist alles sehr spannend [:D].

    Hallo Donald,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Die Glasflächen habe ich aber schon gestern mit Optical Wonder(TS) und einem Mikrofasertuch gereinigt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Damit ist wohl meine Vermutung der mangelnde Kontrast werde durch Verunreinigungen der Glasflächen verursacht weniger wahrscheinlich.


    Was mich auch wundert das ist die Tatsache, dass Dein Bild mit dem improvisierten Teilerwürfel kontrastreichere Steifen liefert als mit dem neuen Teiler. Ich gehe mal davon aus, dass Du hier außer dem Teilerwürfel nichts ausgetauscht hast. Außer dem bereits erwähnten Polarisationseffekt und Verschmutzung fällt mir dazu nichts passendes ein.


    Insgesamt sieht es so aus als wäre die Strahlaufweitung der Linse nicht ausreichend für einen f/4 (= R/8) Spiegel. Ob das passt kann man berechnen wenn man die Brennweite der Linse und den Durchmesser des Laserstrahls annähernd kennt. Durchmesser Laserstrahl/Brennweite Linse sollte etwas größer sein als Durchmessser Spiegel/Radius Spiegel, so lange man im Abstand Krümmungsradius prüft. Wenn allerdings der Lichtstrahl besonders dünn ist dann verursachen kleinere Partikel oder Fehlstellen im Strahlengang wie Pits, Mikrokratzer oder Rauheit der Optik relativ stärkere Störungen mit entsprechender Kontrastminderung. Das kann sich bei geringfügiger Änderung der Justage schlagartig verändern. Ich hatte mal so einen drastischen Störfall, als das Strahlenbündel auf einen irregulär geformten Kratzer auf dem Auslenkprisma fiel.


    Gruß Kurt

    Hallo Kurt,
    der Laserstrahl ist etwas oval und auf der längeren Seite 5mm und der kürzeren 4mm. Die Brennweite der Linse (ist aus einem einfachen 4mm Huygens) beträgt aber ca. 5mm.
    Der Prüfling ist ein 4 Zoll f/4.4 also 114/500.


    Der Lichtkegel der Linse hat ein vielfaches des Spiegeldurchmessers.
    Eventuell wird der Strahl zu weit aufgeweitet.


    Ich vermute das der Teiler nicht 100% sitzt.
    Ich überhole erst mal mein Design und mache alles besser einstellbar.

    Hallo Donald,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: donald</i>
    <br />Hallo Kurt,
    der Laserstrahl ist etwas oval und auf der längeren Seite 5mm und der kürzeren 4mm. Die Brennweite der Linse (ist aus einem einfachen 4mm Huygens) beträgt aber ca. 5mm.
    Der Prüfling ist ein 4 Zoll f/4.4 also 114/500.


    Der Lichtkegel der Linse hat ein vielfaches des Spiegeldurchmessers.
    Eventuell wird der Strahl zu weit aufgeweitet.


    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Zu weit aufweiten schadet prinzipiell nicht. Es ist dann so, dass nur ein sehr kleiner Teil der Linse und des Laserstrahlquerschnitts für die Ausleuchtung des Spiegels sorgt. Das macht die Geschichte anfälliger gegen Störungen durch Staub, Pits und Kratzer. Bei dem relativ dicken verfügbaren Laserstrahl könnte man das durch die Wahl einer Linse mit längerer Brennweite mildern. Diese Linse sollte aber symmetrisch -bikonvex sein. Sonst holt man sich bei der geringsten Schiefstellung Koma und Asti ins System rein.


    Bei Dir wird dann wohl das Strahlenbündel vom Kameraobjektiv vignettiert und dadurch nicht der volle Durchmesser des Spiegels abgebildet. Vario- Objektive tun das gern. Da ich für meine Nikon D70 nur Fest- Brennweiten besitze kenne ich das nicht aus eigener Praxis.


    Gruß Kurt

    Hallo zusammen


    Ich habe den Teilerwürfel besser einstellbar gemacht und , mit einem Lineal, darauf geachtet das die Strahlenbündel parallel zur Mitte des Teilers laufen. Dann habe ich den Abstand auf 10mm bei ca. 4m Entfernung gestellt und die Linse so justiert das der eine Strahl mittig durch diese geht.




    Und hier meine ersten Ergebnise:



    Zum Auswerten reicht es noch nicht , da ich nicht den ganzen Spiegel drauf gekomme. Dazu muß ich mir erst noch ein kleines Kepler Fernrohr bauen.


    Ich bin aber einen ganzen Schritt weiter [:D]

    Hallo Donald,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich habe den Teilerwürfel besser einstellbar gemacht und , mit einem Lineal, darauf geachtet das die Strahlenbündel parallel zur Mitte des Teilers laufen. Dann habe ich den Abstand auf 10mm bei ca. 4m Entfernung gestellt und die Linse so justiert das der eine Strahl mittig durch diese geht.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Das sieht schon besser aus. Kann es sein, dass Du vorher den in den Würfel eintretenden Strahl zu nahe an die Würfelkante gelegt hast? Dann kann ein Teil des Lichtes vagabundieren und den Kontrast mindern.
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zum Auswerten reicht es noch nicht , da ich nicht den ganzen Spiegel drauf gekomme. Dazu muß ich mir erst noch ein kleines Kepler Fernrohr bauen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Viel fehlt ja nicht mehr zur Erfassung des vollen Spiegeldurchmessers. Die optimale Auslegung des Hilfsfernrohres (schwache Verkleinerung, Abbildungsmaßstab 1:1 oder Vergrößerung) hängt natürlich von der verwendeten Kamera und dem Öffnungsverhältnis des Prüfling ab. Ich hab das mal mit einer Digiknipse ausprobiert bevor ich die Nikon D70 besaß. Als Objektiv für das Fernrohr kann man gut eine einzelne Linsengruppe aus einem langbrenweitigen Plössl (32 mm Brennw. o. ä.) verwenden und mit verschiedenen Okus die optimale Anpassung ausprobieren.


    Nur nicht vergessen: Die Plankonvexlinse im Bath funktioniert zwar, aber nur mit Murks, d. h. man führt undefinierte Fehler ein. Eine echte Auswertung von damit gewonnenen I- Grammen ist daher wenig sinnvoll. Zum üben geht das natürlich.


    Gruß Kurt

    Hallo Kurt,
    ja das stimmt. Der Strahl war recht nahe an der Würfelkante in der Mitte. Das Problem muß mal sich merken. Ich schreibe mal eine Doku zum Bau um alle meine Fehler fest zu halten.

    hallo Donald,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Ich schreibe mal eine Doku zum Bau um alle meine Fehler fest zu halten.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    keine schlechte Idee! Aber versuch erst gar nicht ALLE denkbaren und undenkbaren Anfängerfehler zu dokumentieren. So wie es aussieht schaffst Du das nämlich nicht[:D].


    Gruß Kurt

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