Taillengröße in Abhängigkeit der Brennweite einer Linse beim gaußschen Strahlenbündel
Fokussiert man einen Laserstrahl mit gaußschem Strahlprofil durch eine Linse, so erhält man in der Brennebene eine Taille. Deren Durchmesser hängt unter anderem von der Brennweite der verwendeten Linse ab.
Anders als man von der geometrischen Optik erwarten würde, ist der fokusierte Laserstrahl im "Brennpunkt" nicht punktförmig sondern ausgedehnt. Im Bereich der Brennebene bildet der Laserstrahl eine Taille. Deren Größe ist, neben Wellenlänge des Laserlichts und Durchmesser des Laserstrahl, von der Brennweite der verwendeten Linse abhängig.
In diesem Versuch wird ein Laserstrahl auf einen Kamerachip fokusiert. Ein Polarisationsfilter nach dem Laser wirkt als variabler Graufilter. Verdreht man den Filter gegen die Polarisationsrichtung des Lasers, wird die transmittierte Laserintensität abgeschwächt.
Vor dem Kamerachip befindet sich ein Graufilter mit optischer Dichte 6. Das heißt, die einfallende Lichtintensität wird um sechs Größenordnungen abgeschwächt. Dies genügt, dass einfallendes Umgebungslicht nicht sichtbar ist. Es befindet sich sonst keine Optik vor dem Kamerachip.
Setzt man zuerst keine Linse in den Versuchsaufbau ein, so ist der Laserstrahl in seiner Ausdehnung direkt zu sehen.
Mit einer Linse wird dann der Laserstrahl gebündelt. Durch Veränderung des Abstands der Kamera zur Linse kann der Strahlverlauf beobachtet werden. Im Abstand der Brennweite ist die Taille zu finden.
Setzt man eine Linse mit geringerer Brennweite ein, so wird die Größe der Taille kleiner.