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Qualitätsprüfung optischer Systeme

Die Interferometrie ist ein wichtiges und vielseitiges Werkzeug für die Präzisionsmeßtechnik
geworden. Dazu haben die Enwicklung des Lasers als kohärente
Lichtquelle und die Methoden der automatischen Streifenauswertung wesentlich
beigetragen. Sie tragen einen entscheidenden Anteil am Erfolg beim industriellen
Einsatz der Verfahren. Hochauflösende CCD-Kameras, aber auch die rasante
Entwicklung von leistungsfähigen Kleinrechnern machen den Einsatz der laseroptischen Verfahren attraktiv.

Information kann aus den Interferogrammen entnommen werden, was zu größeren Meßbereichen und Messgenauigkeiten führt.

Es geht um tausendstel, manchmal millionstel Millimeter: Abweichungen in der Größenordnung von Nanometern können die Präzision optischer Oberflächen trüben.
Für die Qualitätsprüfung optischer Systeme werden verschiedene Methoden verwendet. Besonders präzise ist die Interferometrie nach dem Fizeau-Prinzip.

Interferometer Testaufbau

STRAHLENTEILER
EXPERIMENT INTERFEROMETER auf die Güte des Strahlenteilers

Ein Strahlenteiler, 35 mm Kantenlänge, nicht polarisierend, außen vergütet
ein 5 mw starker HeNe Laser, nicht polarisiert
2 Planspiegel lambda 25

Graphik

Strahlenteilerwürfel in einen Michelson-Interferometer

Das Licht einer Quelle (z.B. eines Laser) wird durch einen Strahlteiler in zwei Teilstrahlen aufgespaltet. Jeder dieser bei den Teilstrahlenwird mit Hilfe eines Spiegels in sich zurückreflektiert und im Strahlteiler wieder vereint.Trifft dabei Wellenberg auf Wellenberg, so tritt Verstärkung der Lichtintensität auf. Trifft hingegen ein Wellenberg auf ein Wellental, so löschen sich die Lichtwellen aus. Die Überlagerung zweier Wellen wird auch Interferenz genannt.Bewegt man einen Endspiegel, so verändert sich die relative Lage beider Teilwellen zueinander und die Intensität auf dem Beobachtungsschirm verändert sich periodisch zwischen den beiden Extremwerten maximale Helligkeit und vollständige Auslöschung. Der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Wellenbergen wird Wellenlänge genannt. Im Demonstrationsexperiment wurde ein Laser mit einer Wellenlänge von 550 Nanometer (0,550 Mikrometer oder 0,000550 Millimeter) verwendet. Eine Gesamtverschiebung von einer Wellenlänge wird erreicht, wenn ein Endspiegel um der länge verschoben wird, da der Laserstrahl die Abstand Strahlteiler Endspiegel zweimal durchläuft (einmal hin und einmal zurück). Dies entspricht auf dem Beobachtungsschirm einem Zyklus von hell nach dunkel und wieder zu hell. Durch Abzählen der hell-dunkel Zyklen kann man somit die Länge messen, um die ein Endspiegel verschoben wurde.