Hallo, ich möchte einen Versuch aufbauen mit dem ich die Lichtgeschwindigkeit messen kann. Lichtimpulse erzeugen -> Licht legt einen bestimmten weg zurück -> Trifft auf eine Fotodiode -> erzeugt ein Piek. Impuls erzeugung und Piek an der fotodiode oszilloskopieren -> delta t bestimmen s/t=c Wie müssen meine Schaltungen zum senden und empfangen aussehen? In schaltungstechnik bin ich nicht so der hit. Danke schon im Voraus... PS: bitte nur ernstgemeinte antworten :D
Hallo!
> PS: bitte nur ernstgemeinte antworten :D
Dann auch ernstgemeinte Fragen stellen!
ibo schrieb: > Licht legt einen bestimmten weg > zurück -> Trifft auf eine Fotodiode -> erzeugt ein Piek. Und wie weit soll dieser Weg sein?
ibo schrieb: > PS: bitte nur ernstgemeinte antworten :D Dann must du aber in Vorleistung gehen und eine ernsthafte Frage stellen! Aufgabe vorweg: Rechne doch mal die Zeit aus, die Photonen brauchen um einen Weg von zB einem Meter zurückzulegen. Dann schau die die elektrischen Merkmale zB einer Photodiode an.
Und gleich vorneweg.. wenn das ganze für ein Schulprojekt o.ä. gebraucht wird, würde ich dir die Drehspiegelmethode empfehlen.. http://de.wikipedia.org/wiki/Drehspiegelmethode Macht bestimmt was her! Gruss
Wieso nimmst Du nicht einfach eine Tafel Schokolade und schmeisst sie in die Mikrowelle? (Damit läßt sich auch die Lichtgeschwindigkeit messen.)
Habe ich im Physik Leistungskurs gemacht - funktioniert problemlos. Die Schaltung für die LED Pulse hat allerdings damals mein Physiklehrer aufgebaut. Wichtig ist, dass der LED Puls sehr kurz ist (ns Bereich). Unser Versuchsaufbau bestand damals aus der Sende LED, ca. 4-5 m Strecke, einem Reflektor ("Katzenauge") und dem Empfänger-Phototransistor + Oszi. Die Schaltung war damals noch diskret ohne uC aufgebaut. Heutzutage lassen sich die Peaks gut mit einem kleinen Controller erzeugen. http://www.didaktik.physik.uni-due.de/veranstaltungen/soe/versuchsberichte/WS1112/Lichtgeschwindigkeitsmessung/MikroelektronischeBestimmungDerLichtgeschw.pdf
Electronics'nStuff schrieb: > ibo schrieb: >> Licht legt einen bestimmten weg >> zurück -> Trifft auf eine Fotodiode -> erzeugt ein Piek. > > Und wie weit soll dieser Weg sein? Am besten 299.792,458km. Dann braucht man nicht so viel rechnen. Aber vorher nicht vergessen, diese Strecke luftleer zu pumpen. :-)
Harald Wilhelms schrieb: > Am besten 299.792,458km. Dann braucht man nicht so viel rechnen. > Aber vorher nicht vergessen, diese Strecke luftleer zu pumpen. :-) Na dann wäre der Aufbau doch viel zu einfach ;)
Harald Wilhelms schrieb: > Am besten 299.792,458km. Dann braucht man nicht so viel rechnen. > Aber vorher nicht vergessen, diese Strecke luftleer zu pumpen. :-) Ist sie das nicht zum größten Teil automatisch? ;-)
Ich würde mal beim CERN nachfragen. Die haben sicher auch eine Bastelanleitung. Aber ob die Bauteile bei Reichelt und Conrad verügbar sind, würde ich stark bezweifeln. Ist halt alles relativ. Wenn dann auch noch Neutrinos ins spiel kommen, ist das Taschengelb bald aufgebracht.
Steffen schrieb: > Unser Versuchsaufbau bestand damals aus der Sende LED, ca. 4-5 m > Strecke, einem Reflektor ("Katzenauge") und dem > Empfänger-Phototransistor + Oszi. Ich denke nicht, dass ihr die Lichtgeschwindigkeit gemessen habt. Beim Tempo der Lichtgeschwindigkeit brauchst du mindestens einen 300MHz Taktgeber, damit der auch nur 1 mal Tick macht, während das Licht auf einer Strecke von 1 Meter unterwegs ist. Und damit hast du noch gar nichts gemessen ausser, das das Licht eine gewisse Zeit braucht und nicht instantan am Empfänger ankommt. Für eine richtige "Messung" (die den Namen auch verdient) muss der Zeitgeber und der Zähler dann schon noch um ein paar Zehnerpotenzen schneller getaktet sein. Ich denke, was ihr gemessen habt, sind irgendwelche Bauteilwerte, zb die Slew-Rate des Empfängers bzw. wie lange es dauert, bis nach Anlegen der Spannung das erste mal Photonen aus dem Laser kommen bzw. Überlagerungen davon.
ibo schrieb: > Hallo, > > ich möchte einen Versuch aufbauen mit dem ich die Lichtgeschwindigkeit > messen kann. Lichtimpulse erzeugen -> Licht legt einen bestimmten weg > zurück -> Trifft auf eine Fotodiode -> erzeugt ein Piek. > Impuls erzeugung und Piek an der fotodiode oszilloskopieren -> delta t > bestimmen s/t=c > Wie müssen meine Schaltungen zum senden und empfangen aussehen? In > schaltungstechnik bin ich nicht so der hit. > > Danke schon im Voraus... > > PS: bitte nur ernstgemeinte antworten :D Jungs, seid doch nicht so pesimistisch: http://www.leifiphysik.de/web_ph09/versuche/09lichtgeschwindigkeit/laufzeit/laufzeit.htm http://de.wikipedia.org/wiki/Laserentfernungsmesser#Laufzeitmessung So kompliziert ist das nun wirklich nicht mehr...
Schnapsidee schrieb: > Ich würde mal beim CERN nachfragen. Die haben sicher auch eine > Bastelanleitung. Aber ob die Bauteile bei Reichelt und Conrad verügbar > sind, würde ich stark bezweifeln. Ist halt alles relativ. Wenn dann auch > noch Neutrinos ins spiel kommen, ist das Taschengelb bald aufgebracht. Bei der Geschwindigkeitmessung von Neutrinos würde ich mich jetzt nicht so sehr auf's CERN verlassen ;-)
... Lichtgeschwindigkeit messen ... In der Praxis arbeitet man eher umgekehrt. Die Länge von 1 Meter ist über die bekannte (bzw. festgelegte) Lichtgeschwindigkeit definiert. Präzise Längenmessungen macht man deshalb entweder im Vacuum oder man rechnet zumindest die Lichtgeschwindigkeit in Luft über die Edlen-Formel unter Berücksichtigung von Luft- druck, Temperatur und Luftfeuchte aus. Gruss Harald
Im übrigen braucht man die Lichgeschwindigkeit gar nicht messen. Die ist seit langem bekannt. Auch wenn manche behaupten es ginge noch schneller als Licht. Mag sein, das ist dann aber kein "Licht" das aus einer Glühbirne stammt. Und wenn Du mit Deiner Meßanordnung herausbekommst, daß die Lichgeschwindigkeit ja eigentlich höher ist, könnte mancher Nörgler noch vermuten, daß was am Meßaufbau nicht stimmt (Kontakte an Deinen Glasfasern).
Steffen schrieb: > und dem Empfänger-Phototransistor + Oszi. Genau, weil Phototransistoren ja für ihre Eignung für hohe Frequenzen bekannt sind :-) Welche Bandbreite hatte das Oszi? Obwohl für den Fototransistor war es bestimmt auch bei 20MHz schnell genug.
Daniel V. schrieb: > Jungs, seid doch nicht so pesimistisch: > > http://www.leifiphysik.de/web_ph09/versuche/09lich... Damit wird nicht die Lichtgeschwindigkeit gemessen, es wird bestenfalls festgestellt das sich Photonen mit Geschwindigkeiten > 0 bewegen.
Hallo ibo, > PS: bitte nur ernstgemeinte antworten :D keine Ahnung, wie ernst Deine Frage gemeint ist. > ich möchte einen Versuch aufbauen mit dem ich die Lichtgeschwindigkeit > messen kann. Lichtimpulse erzeugen -> Licht legt einen bestimmten weg > zurück -> Trifft auf eine Fotodiode -> erzeugt ein Piek. > Impuls erzeugung und Piek an der fotodiode oszilloskopieren -> delta t > bestimmen s/t=c.. Die üblichen "Laserzollstöcke" benutzen amplitudenmodulliertes Licht einer Laserdiode und richten dieses gegen einen Reflektor. Ein Vergleich der Phasen zwischen der Intensität des gerade gesendeten und dem gerade empfangenen Licht führt (bei bekannter Lichtgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung evtl. Aliasingfehler) zur Entfernung des Objektes. Wenn Du die Weglänge vorgibst, kannst Du natürlich so auch die Lichtgeschwindigkeit messen. Das Ganze eignet sich m. E. auch für einen Schulversuch. Gruß, Michael
Norbert schrieb: >> Ich würde mal beim CERN nachfragen. Die haben sicher auch eine >> Bastelanleitung. Aber ob die Bauteile bei Reichelt und Conrad verügbar >> sind, würde ich stark bezweifeln. Ist halt alles relativ. Wenn dann auch >> noch Neutrinos ins spiel kommen, ist das Taschengelb bald aufgebracht. > > Bei der Geschwindigkeitmessung von Neutrinos würde ich mich jetzt > nicht so sehr auf's CERN verlassen ;-) Aufs CERN kannst du dich schon verlassen. Nur bei den Italienern im Gran Sasso sollte man erst alle Stecker kontrollieren. (Die Italiener gehören nicht zum CERN, selbst wenn sie ihre Messobjekte vom CERN beziehen)
Steffen schrieb: > Die Schaltung war damals noch diskret ohne uC aufgebaut. Heutzutage > lassen sich die Peaks gut mit einem kleinen Controller erzeugen. > > http://www.didaktik.physik.uni-due.de/veranstaltun... mit einem 20Mhz Quarz bewegt sich das licht schon 15m bei einem Takt - wie will man da etwas sinnvolles messen?
Also trivial ist die Sache nicht aber auch nicht unmöglich, denn man hat die Lichtgeschwindigkeit ja schließlich schon gemessen. Wenn du aber von Elektronik überhaupt keine Ahnung hast wird es sehr schwer. Ein kleiner Lösungsansatz will ich gerne geben. Du nimmst einen Laser (-pointer) und betreibst diesen mit 20MHz. Das pulsierende ausgesendete Licht hat dann eine Wellenlänge von ca. 15m. Mit einer Fotodiode empfängst du dieses Licht (Fotodioden machen die 20MHz bei richtiger Beschaltung problemlos mit) Die 20MHz die du auf den Laser gibst, wird zusätzlich auf den ersten Kanal eines Oszillsocop gegeben. Das Empfangssignal der Fotodiode gibst du auf den zweiten Kanal des Oszilloscope. Wenn nun Laser und Fododiode z.B. 5m auseinander sind, wirst du eine ganz bestimmte Phasenverschiebung messen. (Ein Großteil der Phasenverschiebung kommt von der Schaltung aber das stört hier nicht.) Diese Phasenverschiebung merkt man sich. Wenn man jetzt den Abstand auf 10m erhöht erhält man eine andere Phasenverschiebung. Die Differenz der beiden Phasenverschiebungen hat ihre Ursache in der Lichtgeschwindigkeit die damit auch bestimmt werden kann. Dieses Prinzip wendet man übrigens bei den optischen Abstandsmessern an. Viel Erfolg Transi
Wobei, mit einer Fotodiode und einem kleinen Lasermodul könnte man direkt etwas erreichen. 2 Spiegel auf einer optischen Bank, so daß der Laserstrahl 9 mal reflektiert wird bis er auf die Diode trifft. Einmal mit einem Abstand von 10 cm zwischen den Spiegeln messen und einmal mit dem Abstand von 1m. Da die Verzögerungen durch die Elektronik relativ konstant sind kann aus der Differenz (9m = 30 ns) doch schon was ermittelt werden. Nette Spielerei mit Mechanik und etwas Elektronik.
Streng genommen kann man die Lichtgeschwindigkeit nicht messen. Sie ist nämlich definiert. Was Du mit solch einem Versuchsaufbau misst, ist der Meter. Aber das ist hier auch nicht das Ziel. Karl Heinz Buchegger schrieb: > Ich denke nicht, dass ihr die Lichtgeschwindigkeit gemessen habt. > > Beim Tempo der Lichtgeschwindigkeit brauchst du mindestens einen 300MHz > Taktgeber, damit der auch nur 1 mal Tick macht, während das Licht auf > einer Strecke von 1 Meter unterwegs ist. Und damit hast du noch gar > nichts gemessen ausser, das das Licht eine gewisse Zeit braucht und > nicht instantan am Empfänger ankommt. Für eine richtige "Messung" (die > den Namen auch verdient) muss der Zeitgeber und der Zähler dann schon > noch um ein paar Zehnerpotenzen schneller getaktet sein. > > Ich denke, was ihr gemessen habt, sind irgendwelche Bauteilwerte, zb die > Slew-Rate des Empfängers bzw. wie lange es dauert, bis nach Anlegen der > Spannung das erste mal Photonen aus dem Laser kommen bzw. Überlagerungen > davon. Man kann sich dumm anstellen (dann hast Du Recht) oder man kann den Aufbau so gestalten, dass alle Laufzeiten eliminiert werden (siehe erster Link von Daniel V.). Dann kommt man auf ein vernünftiges Ergebnis.
Mi.... Daniel und Michael waren schneller, wenn auch nicht so schnell wie das Licht ;-)
gibt nen kleinen 6x6m Spiegel auf dem Mond mit dem wird die Entfernung Erde Mond gemessen. Bau dir nen starken Laser und kauf dir nen Fernrohr dann kannst du sogar zählen wie lange das licht braucht;-) Viel Spass
mahwe schrieb: > gibt nen kleinen 6x6m Spiegel auf dem Mond mit dem wird die Entfernung > Erde Mond gemessen. Zu lange Big Bang Theory gekuckt :D?
Das Problem ist doch, daß die Lichtgeschwindigkeit nur im idealen Vakuum definiert und konstant ist, was man (sauteure Testhardware vorausgesetzt) im heimischen Bereich mißt, hat mit "Lichtgeschwindigkeit" wenig zu tun.
Man könnte auch ne Fächerscheibe nen Spiegel und nen Laser benutzen. Den Laser durch eine Öffnung der Fächerscheibe und auf den Spiegel. Den Winkel so einstellen, daß der zurückfallende Laserstrahl von einem Zahn abgedeckt wird wenn das Rad sich nicht dreht. Wenn der Laserstrahl bei einer ab einer bestimmten Drehzahl durchkommt muß man sich die Drehzahl notieren. Je nach anzahl der Zähne und Abstand der Zähne braucht man nicht so hohe Drehzahlen wie bei der Drehspiegelmethode. Aus Drehzahl, Anzahl der Zähne und Abstand des Spiegels kann man nun die Lichgeschwindigkeit schätzen. Oder hab ich irgendwo nen Denkfehler ?
mahwe schrieb: > gibt nen kleinen 6x6m Spiegel auf dem Mond mit dem wird die Entfernung > Erde Mond gemessen. mach 60 Zentimeter draus und dann stimmt die Größenordnung in etwa. > Bau dir nen starken Laser und kauf dir nen Fernrohr dann kannst du sogar > zählen wie lange das licht braucht;-) Die Reflexion sieht man leider mit freiem Auge nicht. Vom Mond kommen nur noch einzelne Photonen zurück. Zumindest mit den Lasern, mit denen das heute gemacht wird.
mahwe schrieb: > gibt nen kleinen 6x6m Spiegel auf dem Mond mit dem wird die Entfernung > Erde Mond gemessen. > Bau dir nen starken Laser und kauf dir nen Fernrohr dann kannst du sogar > zählen wie lange das licht braucht;-) > Viel Spass die spiegel sind viel kleiner http://de.wikipedia.org/wiki/Lunar_Laser_Ranging und "sehen" tut man leider nichts, es gibt so viele verluste das man froh ist wenn ein paar photonen wieder zurückkommen. Und dann das größte Problem, du muss jemand los schicken und den abstand zu messen, sonst kannst du ja schlecht rechnen.
Uwe schrieb: > Man könnte auch ne Fächerscheibe nen Spiegel und nen Laser benutzen. Den > Laser durch eine Öffnung der Fächerscheibe und auf den Spiegel. Den > Winkel so einstellen, daß der zurückfallende Laserstrahl von einem Zahn > abgedeckt wird wenn das Rad sich nicht dreht. Wenn der Laserstrahl bei > einer ab einer bestimmten Drehzahl durchkommt muß man sich die Drehzahl > notieren. Je nach anzahl der Zähne und Abstand der Zähne braucht man > nicht so hohe Drehzahlen wie bei der Drehspiegelmethode. Aus Drehzahl, > Anzahl der Zähne und Abstand des Spiegels kann man nun die > Lichgeschwindigkeit schätzen. Oder hab ich irgendwo nen Denkfehler ? Ne stimmt schon. Wurde auch so gemacht. Und es würde mich mal interessieren, wie genau man das ganze heute hinkriegen würde. (Laut Wiki war früher das Problem, das man die Drehzahl nicht genau genug messen konnte)
CERN schrieb: > Das Problem ist doch, daß die Lichtgeschwindigkeit nur im idealen Vakuum > definiert und konstant ist, was man (sauteure Testhardware > vorausgesetzt) im heimischen Bereich mißt, hat mit > "Lichtgeschwindigkeit" wenig zu tun. Siehe meinen Beitrag von 15.40 Uhr. Gruss Harald
Kann man sich auch auch ansehen (4. Stunde ab 29:15): http://timms.uni-tuebingen.de/Browser/Browser01.aspx?path=%2fUniversit%C3%A4t+T%C3%BCbingen%2fMathematisch-Naturwissenschaftliche+Fakult%C3%A4t%2fPhysik%2fVorlesung+Experimentalphysik+I+WiSe+2002-2003%2f Hauptproblem dürfte die direkte Erzeugung der Pulse im ps-Bereich mit einer Laserdiode sein - die verwenden nicht umsonst einen kontinuierlichen Laser+Pockelszelle. Allerdings gibt auch das Script nicht allzuviel über die verwendeten Geräte her.
Wenn man den Artikel auf Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigkeit gelesen und einigermaßen begriffen hat, sollte man, falls ein Vakuum nicht zur Verfügung steht, zumindestens eine Glasfaserverbindung zwischen Sender und Empfänger vorsehen. Dann hat man zwar auch noch ca. 30 Prozent Abweichung. Damit kann man aber wohl leben.
CERN schrieb: > Wenn man den Artikel auf Wikipedia > http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigkeit > gelesen und einigermaßen begriffen hat, sollte man, falls ein Vakuum > nicht zur Verfügung steht, zumindestens eine Glasfaserverbindung > zwischen Sender und Empfänger vorsehen. Dann hat man zwar auch noch ca. > 30 Prozent Abweichung. Damit kann man aber wohl leben. warum sollte man mit dieser abweichung leben, wenn es mit luft nur 0,28% sind? [...] in bodennaher Luft ist die Lichtgeschwindigkeit etwa 0,28 ‰ geringer als im Vakuum (also ca. 299 710 km/s), in Wasser beträgt sie etwa 225 000 km/s (−25 %) und in Gläsern mit hoher optischer Dichte 160 000 km/s (−47 %). [...]
Man kann auch einen modengelockten Pulslaser nehmen und den geometrischen Weg vorgeben. Bei 3m Umlaufstrecke ergeben sich 100MHz. Den Mond als Strecke zu benutzen ist tricky. Erstens ist die Entfernung nicht konstant, weder als Entfernung zu einem Punkt auf der Erdoberflaeche, noch zum Erzmittelpunkt. Dann braucht man einen leistungsstarken Pulslaser, zB einen Kupferdampf, der bringt eine Pulsleistung von 10kW bei ns Pulsen. Gesendet wird ueber ein Teleskop, empfangen auch. 2m Spiegel duerften das mindeste sein. Und auch dann trifft nur jeder x-te Schuss.
CERN schrieb: > Dann hat man zwar auch noch ca. > 30 Prozent Abweichung. Damit kann man aber wohl leben. ibo (Gast) schrieb im ersten Beitrag: >Hallo, > >ich möchte einen Versuch aufbauen mit dem ich die Lichtgeschwindigkeit messen kann. Da können wir die Geschwindigkeut auch gleich in Sanduhrdrehungen/Vormittag angeben.
Karl Heinz Buchegger schrieb: > Ich denke nicht, dass ihr die Lichtgeschwindigkeit gemessen habt. Zugegeben, besonders genau war das damals nicht (ist ca. 10 Jahre her). Aber einen Wert in der Größenordnung 3 x 10^8 m/s haben wir schon ermittelt. Die Verzögerungen durch die Elektronik haben wir weitestgehend durch zwei Messungen eliminiert. Ich meine mich zu erinnern, dass durch einen halbtransparenten Spiegel ein Teil des LED Pulses direkt auf den Empfänger (was es war, weiß ich nicht mehr sicher) geleitet wurde. Damit bekamen wir zwei Pulse auf dem Oszi. Natürlich kann von einer wissenschaftlichen Messung mit Anspruch auf Genauigkeit keine Rede sein, aber für ein Experiment in der 12. Klasse ohne Laborequipment war es recht anschaulich.
Steffen schrieb: > Karl Heinz Buchegger schrieb: >> Ich denke nicht, dass ihr die Lichtgeschwindigkeit gemessen habt. > > Zugegeben, besonders genau war das damals nicht (ist ca. 10 Jahre her). > Aber einen Wert in der Größenordnung 3 x 10^8 m/s haben wir schon > ermittelt. Mit einem Tiny der mit 20Mhz läuft? Niemals. Der LIchtstrahl ist wieder zurück, noch ehe der Tiny überhaupt piep sagen kann. In einem Taktzyklus legt der Strahl 15 Meter zurück. OK, bei 7 einhalb Meter hin und zurück geht sich das gerade noch aus. Aber damit habt ihr gerade mal 1 Timertick gemessen! Mach die Distanz um 2 Meter länger und ihr messt immer noch gerade mal 1 Timertick. Die Wegstrecke ist aber um 4 Meter (also rund 25%) angewachsen. 'Messen' würde ich das nicht mehr nennen.
Karl Heinz Buchegger schrieb: > Mit einem Tiny der mit 20Mhz läuft. vor 10Jahren gab es noch keinen Tiny
Laser mit ca. 1MHz modulieren. Photoverstärker: http://blackboard.serverpool.org/Projekte/Photoverst%C3%A4rker.html Die hälfte des Laserpunktes an der Kante eines Spiegels (oder halbdurchlässiger Spiegel) einmal durch den Raum und wieder zurück. Dann siehst Du am Scope eine Rampenstufe und kurz danach eine zweite. Das Delta ist die Laufzeitverzögerung.. Bei einem 10m Raum also 66ns.
Peter II schrieb: > Karl Heinz Buchegger schrieb: >> Mit einem Tiny der mit 20Mhz läuft. > > vor 10Jahren gab es noch keinen Tiny Dann soll er nicht auf ein Paper verlinken, in dem ein Tiny benutzt wird. Das geht sich hinten und vorne mit der Mathematik nicht aus, damit auf einen grünen Zweig bei direkter Laufzeitmessung zu kommen.
Karl Heinz Buchegger schrieb: > Mit einem Tiny der mit 20Mhz läuft? > Niemals. Nein - ich hatte ja geschrieben, dass es von unserem Lehrer diskret aufgebaut wurde. Karl Heinz Buchegger schrieb: > Dann soll er nicht auf ein Paper verlinken, in dem ein Tiny benutzt > wird. Stimmt schon - das war ungünstig.
Also das Hauptproblem ist mindestens 100 Meter zusammen zu bekommen, damit die Verzögerung einfach messbar wird. 1. Du könntest die Geschwindigkeit von Wellen in Lecherleitungen messen. 100 Meter einer Lecherleitung bekommst Du in jedem Baumarkt für wenig Geld. (Lecherleitung: ganz normales Kabel, Koax, Twisted Pair, sonst was) Selber gemacht, 50 Meter kann man auf einem guten Oszi schon gut sehen. 2. Du könntest die Geschwindigkeit in Glas messen. Dafür besorgst Du Dir eine Glasfaserleitung. 3. Wenn Du wirklich viel Aufwand betreiben kannst. Nimm eine modulierbare Laserdiode, einen "Katzenaugen" Spiegel und bau das mal in der Nacht draußen auf. Bedenke, Du brauchst große Strecken und den Strahl modulierst du idealerweise. Bei all den Experimenten triggert man das Oszilloskop natürlich mit dem Pulsgenerator, und schaltet bei digitalen Oszilloskopen natürlich die Mittelung ein, damit das Rauschen nicht so stark ist.
Bei uns in der Schule wurde der Versuch ebenfalls durchgeführt. Auf einem ca. 30m langen Gang hin und zurück. Der entscheidende Tip kam schon irgendwo oben: Nimm eine Glasplatte wie die Objektträger aus der Mikroskopie und stelle sie schräg in den Strahlengang. DAnn wird der Laser aufgeteilt in einen Teil der abgelenkt wird und ein Teil der gerade aus geht. der abgelenkte Teil kannst du direkt auf eine Triggerdiode schicken. Der Strahl der gerade aus geht läuft den Gang hin und zurück und wird in ein zweites elektrisches Signal umgewandelt. Nun brauchst du nur noch ein Oszilloskop mit dem du auf das erste Signal triggerst und die Phasenverschiebung zum zweiten Signal bestimmst. Mit diesem Versuchsaufbau wurde auch schon vor Jahren bei uns in der Schule die Lichtgeschwindigkeit erstaunlich genau (waren jedenfalls unter 10% Abweichung) bestimmt. Wichtig ist halt, dass du ein Referenzsignal mit dem Messsignal vergleichst. Dann musst du dir keine Gedanken machen, wie du "kurze" Pulse erzeugst. Es gab schon einmal einen Thread hier im Forum, der übrigens die gleiche Thematik behandelt hat. Viel Erfolg, Martin
LED mit HF betreiben, die HF in einen Kanal eines Scopes einspeisen. An den anderen Kanal des Scopes eine Photodiode anschließen. Photodiode solange von der LED wegbewegen bis die beiden Signale phasengleich sind. Danach die Photodiode so lange von der LED wegziehen bis die Signale wieder phasengleich sind. Aus der LED-Frequenz und der zweiten Strecke Lichtgeschwindigkeit ausrechnen. Fertich.
Dass man die Lichtgeschwindigkeit über die Phasendifferenz eines modulierten Lasersignals mit einem Referenzsignal messen kann, wurde ja schon häufiger erwähnt. Über die Multiplikation zweier Frequenzen im MHz-Bereich kann man das letztendlich gemessene Signal in den kHz-Bereich bringen, was ein AVR messen könnte. Idee: Gemessenes Signal:
\omega_1 ist die Modulationsfrequenz, \Delta\phi die Phasenverschiebung. Das Signal wird mit einem Signal der Frequenz \omega_2 multipliziert:
Mit einem Additionstheorem wird daraus:
Der erste Summand kann mit einem Tiefpass gefiltert werden. Dann bleibt das Signal
Wenn du dein Referenzsignal mit derselben Frequenz \omega_2 multiplizierst und filterst, hast du zwei Signale im Frequenzbereich \omega_1 - \omega_2, z.B. im kHz-Bereich. Die kann dein AVR messen. Da du dich nur für die Phasendifferenz interessierst, brauchst du nicht einmal den ADC. Einfach mit einem Schmitt-Trigger Sinus -> Rechteck und je an einen externen Interrupt vom AVR.
Norbert schrieb: > Aufgabe vorweg: > Rechne doch mal die Zeit aus, die Photonen brauchen um einen Weg von zB > einem Meter zurückzulegen. Dann schau die die elektrischen Merkmale zB > einer Photodiode an.Beitrag melden Bearbeiten Löschen Man sollte die Diode tunlichst niederohmig abschließen und eine kräftige Vorspannung (30..40V) in Sperrrichtung anlegen, um die Sperrschichtkapazität zu verkleinern. Du wirst dich wundern, wie schnell manche dann werden. Statt die Laufzeit zwischen Sender und Empfänger direkt zu messen, ist es günstiger die Laufzeitdifferenz zwischen verschiedenen Entfernungen zu verwenden.
Uwe schrieb: > Oder hab ich irgendwo nen Denkfehler ? So wurde irgendwann mal nachgewiesen, daß Licht eine Geschwindigkeit hat. Christian Berger schrieb: > 50 Meter kann man auf einem guten Oszi schon gut > sehen. Geht mit einem einfachen Oszi schon auf wenige Meter genau, wenn man den Verkürzungsfaktor kennt. Wir machen so Inventur! Ich würde folgenden Aufbau wählen: Photodiode, welche einen Laser einschaltet, wenn kein Licht auf sie fällt. Und umgekehrt natürlich. Spiegel in ein paar m Entfernung aufstellen und erzeugte Frequenz des Systems messen. Spiegel um Strecke X entfernen und Frequenz erneut messen. Aus beiden Frequenzen die Periodendauer und aus deren Differenz die Dauer für Entfernung X errechnen. Gruß Jobst
Jeder, der ein Rigol Oszilloskop für 350€ hat, kann relativ einfach Experimente zur Lichtgeschwindigkeit bzw. zur Ausbreitungsgeschwindigkeit von elektrischen Signalen auf Kabeln machen. Die liegt bei etwa 60% der Lichtgeschwindigkeit. Aus der Wikipedia, http://de.wikipedia.org/wiki/Koaxialkabel: " Ausbreitungsgeschwindigkeit und Verkürzungsfaktor. Die maximal mögliche Ausbreitungsgeschwindigkeit ist durch die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum gegeben und beträgt 299.792,458 km/s. Das entspricht rund 30 cm pro Nanosekunde (30 cm/ns). In der Erdatmosphäre wird die Geschwindigkeit durch die Permittivität der uns umgebenden Luft auf etwa 299.700 km/s reduziert. In Kabeln verringert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit weiter aufgrund der Permittivität des verwendeten Dielektrikums. Zur Berechnung verwendet man den sogenannten Verkürzungsfaktor, das ist der Kehrwert der Quadratwurzel der Permittivität {\varepsilon_{\rm r}} des Kabeldielektrikums, also \frac{1}{\sqrt{\varepsilon_{\rm r}}}. Für das als Kabeldielektrikum oft verwendete Polyethylen (PE) mit \varepsilon_{\rm r} = 2,25 ergibt sich ein Verkürzungsfaktor von knapp 0,67. Damit beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit rund 200.000 km/s und die Verzögerungszeit berechnet sich zu ungefähr 5 ns pro Meter Kabel (zum Vergleich: im Vakuum nur etwa 3,33 ns/m). Ebenfalls weit verbreitet als Isoliermaterial ist Teflon mit einem \varepsilon_{\rm r}\approx 2, was zu einer Verzögerungszeit von etwa 4,7 ns pro Meter führt." Nimmt man also 2 Kanäle des Oszis und einen einfachen Rechtecksignalgenerator ( vielleicht tut es schon der Kalibrierausgang des Oszis ) und verlängert das Kabel an einem Kanal um 1m sieht man schon eine Zeitdifferenz von 5ns. Das selbe läst sich auch mit LED und Photodiode durchführen. Es ist dabei keineswegs eine Pulslänge im Nanosekundenbereich erforderlich.
Harald Wilhelms schrieb: > Electronics'nStuff schrieb: >> ibo schrieb: >>> Licht legt einen bestimmten weg >>> zurück -> Trifft auf eine Fotodiode -> erzeugt ein Piek. >> >> Und wie weit soll dieser Weg sein? > > Am besten 299.792,458km. Dann braucht man nicht so viel rechnen. > Aber vorher nicht vergessen, diese Strecke luftleer zu pumpen. :-) Naja, der Meßfehler dürfte größer sein, als der Unterschied der Lichtgeschwindigkeiten im Vakuum und in Luft.
chris schrieb: > und verlängert das Kabel an einem Kanal um 1m sieht man > schon eine Zeitdifferenz von 5ns. Dann sieht man daß das Kabel mit seinem Kapazitätsbelag und seiner Induktivität ein PTn Gleid ist, das deshalb den Impuls verwäscht und verzögert. Ich würde wie oben schon gesagt bei der Laufzeitmessung mittels gepulstem Laser und Fotodiode bei unterschiedlichen Entfernungen bleiben, statt mir viele andere erst mal zu erklärende Effekte einzuhandeln.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.