Highway hat geschrieben:Was sind bitteschön phasenstarr gekoppelte Lichtstrahlen, und wie koppelt man Licht, damit es phasenstarr ist?
Stehende Welle!
Um die Interferenz im MMI sichtbar zu machen, stellt man die Wellenzüge so ein, dass sich vom Umlenker weg bis zur Linse vor der Projektionsfläche eine stehende Welle ergibt. Diese Linse ist eine Zerstreuungslinse, um den Strahl bis zur Projektionsfläche aufzuweiten. Der Strahl ist aber ein Strahlenbündel, bestehend aus vielen nebeneinander her laufenden Strahlen. Für die Bildung der Ringe des Interferenzmusters ist nur die Zerstreuungslinse verantwortlich:
Der Strahlanteil, der in der optischen Achse liegt, wird nicht gebrochen und landet auf der Projektionsfläche, wo sich je nach Phasenlage ein heller oder dunkler Fleck ergibt. Man sieht hier die Interferenz erster Ordnung. Die rundherum um die axiale Strahlkomponente liegenden Strahlen werden von der Linse gebrochen und landen mit dementsprechenden Winkeln und längerem Weg auf der Projektionsfläche, sie unterscheiden sich deshalb vom Fleck in der Mitte. Die mit gleichen Winkeln ankommenden Strahlen zeigen daher eine Interferenz zweiter Ordnung - und das ist ein Ring, gebildet aus den um die optische Achse rundherum liegenden Strahlen. So entstehen aufgrund der Wegunterschiede die Ringe nach einander, sind also Interferenzen höherer Ordnung. Landet auf der Projektionsfläche ein axial ankommendes Maximum, so ist der Fleck hell, der darauf folgende Ring ist daher dunkel und der nächste wieder hell etc...
Verschiebt man die Linse oder die Lichtquelle, verändert man also dadurch die optische Wegstrecke, so verändert sich der Fleck in der Mitte, weil hier nun ein Minimum landet, und dementsprechend verändern sich die Ringe von dunkel auf hell. Durch Abzählen dieser Veränderungen kann man nun mit der Genauigkeit einer Wellenlänge die Veränderung der optischen Wegstrecke messen. Oder eine Phasenverschiebung, weil sich dadurch die stehende Welle selbst bewegt.
Da die Veränderung der Ringe mit der Veränderung des Flecks in der Mitte konform verläuft, kann man auch nur die Ringe herausblenden (durch Schrägstellen der Linse), man beobachtet dann ein Streifenmuster mit allerdings noch leicht gekrümmten Hell-Dunkelstreifen. Michelson erwartete daher eine bestimmte Veränderung des Musters, weil sich aus der Rechnung mit den Laufzeiten der beiden Strahlen, aus welchen er mittels des beweglichen Spiegels eine stehende Welle und somit eine sichtbare Interferenz eingestellt hat, eine Phasenverschiebung ergibt, die sich bei Drehung des Apparats von einem Strahl auf den anderen Strahl überträgt und daher die stehende Welle und somit das Interferenzmuster bewegt. Die verschobenen Phasen übertragen sich aber aufgrund der Reflexionsvorgänge (es werden stets nur ganze Amplituden reflektiert) nicht auf die nächste Laufstrecke, und es kommt daher an der Linse keine Phasenverschiebung an. Deshalb kann sich das Muster auch nicht bewegen und ein Äther kann mit dieser Methode nicht nachgewiesen werden.
Grüße
Harald Maurer
