24. und 25. 1. 2012

Physik-Profil 13 D im Laserlabor Hamburg

Zum Abschluss des Semesterthemas „Quantenphysik – Energie im Atom“ hatten die Schülerinnen und Schüler des Physik-Profils die Gelegenheit, im Laserlabor der Universität Hamburg das Gelernte in der Praxis zu erleben und anzuwenden. Nach einer allgemeinen Einführung durch Herrn Dr. Garl teilten sich die Gruppen auf, um zwei Tage lang selbst zu Laser-Forschern zu werden. Das Laserinstitut unterhält hierzu eigene „light and schools“ – Labors, in denen interessierte Schulklassen experimentieren können.

Versuch: „Aufbau eines Festkörperlasers“

Ein blauer Diodenlaser (vor dessen Strahlung man sich durch Spezialbrillen schützen muss) dient als Energiequelle („Pumpe“) und wird auf einen Kristall gerichtet, ein Resonator aus zwei Spiegeln wird justiert, bis der Kristall selber zum Laser wird. Das Justieren ist die aufwändigste Sache dabei. Man dreht an Stellschrauben, prüft den Strahlverlauf, dreht an Stellschrauben, prüft den Strahlverlauf ... und plötzlich ...

... leuchtet der rote Laserstrahl auf!

Versuch: „Interferometer“

Hier geht es darum, einen Laserstrahl in zwei Teile aufzuspalten, die unterschiedliche Wege (die Interferometer-Arme) gehen, zurückgespiegelt werden und sich hinterher wieder vereinigen.

Das Justieren ist die aufwändigste Sache dabei. Man dreht an Stellschrauben, prüft den Strahlverlauf, dreht an Stellschrauben, prüft den Strahlverlauf ... und plötzlich ...

... entsteht auf dem Schirm ein Interferenzmuster!

Versuch: „Akusto-optischer Effekt“

Bei diesem Versuch wird der Laserstrahl durch eine Flüssigkeit geschickt, in der zugleich mit einem Signalgenerator eine Schallwelle erzeugt wird. Der Laserstrahl wird an den Schallwellen gebeugt. Zugleich ändert er dabei in seiner Frequenz um den Wert der Schallfrequenz. Um das nachzuweisen, muss der Originalstrahl mit dem gebeugten Strahl überlagert werden.

Das Justieren ist .. Sie ahnen es sicherlich. Man dreht an Stellschrauben, prüft den Strahlverlauf, dreht an Stellschrauben, prüft den Strahlverlauf ... und plötzlich ...

... erscheint auf dem Oszilloskop die Überlagerung der beiden Wellen.

Laborführung

Zum Abschluss gab es einen Rundgang durch die Forschungslabors. Das Justieren dieser Aufbauten, versicherte man uns, dauert ungefähr eine Woche. Dafür kann man dann in einer Apparatur wie dieser...

... mit Laserstrahlen Atome einfangen und fast auf den absoluten Nullpunkt abkühlen, um mit ihnen quantenphysikalische Experimente zu machen, bei denen sie sich gemeinschaftlich wie eine einzige Welle verhalten („Bose-Einstein-Kondensat“). Whow!