Quantenfluktuationen im optischen Grundzustand

Wir haben ein Praktikums- und Demonstrationsexperiment erstellt, anhand dessen die Quantenfluktuationen des elektromagnetischen Feldes (Licht) demonstriert werden können. Die Grundlage dieses tragbaren Experiments bildet die unten angegebene Referenz [1]. 

Der Versuch wird regelmäßig im Forschungspraktikum der Masterstudenten sowie in den Vorlesungen zur Quantenoptik und Photonik eingesetzt.

[1] J.-F. Morizur, M. Colla, H.-A. Bachor, "Quantum noise detection: A portable and educational system", Am. J. Phys. 76 1022–1025 (2008), DOI link.

 

 

Foucaultsches Pendel

Im Jahre 1851 führte der französische Physiker Léon Foucault im Pariser Panthéon der Öffentlichkeit einen Versuch vor, der laientauglich und daher Aufsehen erregend die Rotation der Erde nachwies. Dabei konnte die zu beobachtende Drehung der Schwingungsebene des 67 m langen Pendels aufgrund des Fehlens anderer Kräfte allein durch die Tatsache, dass unsere Erde sich um ihre eigene Achse dreht, erklärt werden. Im Treppenhaus im Foyer des Hörsaalgebäudes Physik stellen wir diesen Versuch mit einem 16 m langen Pen- del nach. Eine Besonderheit dieses Experiments stellt ein Antrieb dar, der das Pendel kontinuierlich in Bewegung hält. Dieser Antrieb basiert auf dem Prinzip der sogenannten parametrischen Verstärkung, welches das Antreiben erlaubt, ohne dabei Einfluss auf die Schwingunsgebene zu nehmen. Gleichzeitig stellt dies ein mechanisches Analogon zur optisch parametrischen Verstärkung dar, wie sie in unseren Quantenoptiklaboren verwendet wird, um Verschränkung von Laserstrahlen zu erzeugen.

Das Foto zeigt unser Foucaultsches Pendel. Der etwa 30 kg wiegende, kugelförmige Pendelkörper ist am unteren Bildrand zu sehen. Der Aufhängungsdraht ist als feiner vertikaler Strich vom Pendelkörper unten bis zur Antriebseinheit am oberen Bildrand zu sehen. Die Antriebseinheit hebt und senkt den Pendelkörper mit einem Takt, der genau der halben Schwingungsdauer entspricht. Entscheidend dabei ist, dass die schnellste Abwärtsbewegung genau mit der maximalen Auslenkung des Pendels zusammenfällt. Die Pendelbewegung ist ist mit überzeichneter Auf- und Abwärtsbewegung im rechten Schaubild dargestellt. 

Auf dieser Seite wird die momentane Bewegung, sowie die langfristig aufgezeichnete Periodendauer unseres Pendels darstellt.