Michelson-Interferometer

Anfang der 70er Jahre erkannte man, daß ein Interferometer vom Michelson-Typ ideal geeignet ist, die von Gravitationswellen erzeugten Effekte nachzuweisen. Es mißt die Verschiebung zwischen zwei Lichtwellen, die gleichzeitig die unter einem rechten Winkel stehenden Interferometerarme durchlaufen.

Der einfallende Laserstrahl wird geteilt; die beiden Teilstrahlen durchlaufen die Meßstrecke, werden reflektiert und auf einem Photodetektor überlagert. Man stellt die Anlage so ein, daß die beiden Lichtwellen im Gegentakt schwingen und sich daher auslöschen ("destruktive Interferenz"); der Ausgang ist dunkel. Verändert eine Gravitationswelle die Länge der beiden Arme, so geraten die Lichtwellen außer Takt. Am Ausgang entsteht dann ein Signal (= Helligkeit). Die Verschiebung der Wellen gegen einander entspricht dem Längenunterschied beider Arme.

Bei destruktiver Interferenz wird kein Licht vernichtet, sondern nur umverteilt. Es läuft zum Eingang zurück und kann erneut verwendet werden. Dazu dient Sp3, der das herauskommende Licht reflektiert und so die Lichtleistung im Interferometer erhöht ("Power-Recycling" = Leistungsverstärkung). – Man kann ebenso das Signal mit sich selbst überlagern und so mehrfach verstärken ("Signal-Recycling"); dazu dient Sp4. Dies ist eine Spezialität von GEO 600.

Schema eines Michelson-Interferometers mit dualem Recycling (ST = Strahlteiler; Sp1 und Sp2 = Spiegel am Ende der Meßstrecken; Sp3 und Sp4 = Spiegel zur Verstärkung von Laserleistung und Signal).

Allgemein verständliche Literatur zum Thema:
Schulbücher zum Thema 'Wellenoptik', zum Beispiel:

Oskar Höfling "Physik II/2 Elektrizität, Magnetismus, Optik, Relativitätstheorie"
Dümmler Verlag, Bonn (1994)
Friedrich Dorn und Franz Bader "Physik, Oberstufe"
Schroedel Verlag, Hannover (2000)

[Allgemeine Relativitätstheorie] [Gravitationswellen] [Gravitationswellendetektoren] [Gravitationswellenspektrum] [GEO 600]

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