Laser Lab

Schall sichtbar zu machen erfordert Verfahren der Optik, weshalb ein optisches Labor zunehmend zur Standardausstattung jeder akustischen Forschungsgruppe zählt. Ganz besonders gilt das für die Akustik von Musikinstrumenten, die Antworten sucht auf Fragen, wie und wodurch z.B. bestimmte Instrumente Klänge höchster Qualität hervorbringen, wie MusikerInnen solche Klänge hervorrufen oder aber auch wie Instrumentenbauer darauf Einfluss nehmen können.

Electronic Speckle Pattern Interferometrie

Die Elektronische Specklemuster-Interferometrie wird auch ESPI genannt, was für Electronic Speckle Pattern Interferometry steht. Sie ist ein Verfahren mit dem sich Schwingungungen analysieren lassen, indem man Deformationen erfasst.

Ein ESPI beruht auf der Wechselbeziehung zwischen zwei Specklemustern, beide erzeugt durch die Interferenz zwischen einem Referenzstrahl und dem Bild eines Objekts bestrahlt von einem Laser. Üblicherweise zeigen die Bilder ein Objekt vor und nach der Verformung. Das hier vorgestellte Interferometer gebraucht eine Bildsubtraktion um zwei Bilder zueinander in Beziehung zu setzen. Das Verfahren zur Messung der Wechselbeziehung zwischen den beiden wurde ursprünglich durch einen Film erreicht. Das am Institut für musikalische Akustik aufgebaute System arbeitet mit einer hochauflösenden Schwarz-Weiss Kamera, welche über eine LAN-Verbindung mit dem Computer verbunden ist. Die Steuerung von Laser, Schwingungsanregung, Bildaufnahme und Bearbeitung passiert hier direkt am Rechner. Dies ermöglicht Schwingungsmuster in Echtzeit zu analysieren.

Aber was sind Speckle?

Wird eine Oberfläche mit Laserlicht beleuchtet so entstehen Specklemuster. Diese beruhen auf dem Prinzip der Interferenzerscheinungen von kohärentem Licht. Hat eine Oberfläche Unebenheiten in der Grössenordnung der Wellenlänge, also im nm-Bereich, so wird sie als optisch rauh bezeichnet. Wird das reflektierte Laserlicht im Fernfeld auf einen Schirm abgebildet, so wird eine körnige Struktur sichtbar, welche man als Specklemuster bezeichnet. Ein einzelnder Lichtfleck innerhalb dieses Musters heißt Speckle. Die Unebenheiten der Oberfläche stellen Streuzentren dar, von welchen Kugelwellen unterschiedlicher Phase ausgehen, die im Fernfeld interferieren. Auf diese Weise entsteht eine räumliche Struktur mit zufällig verteilten Intensitäts-Minima und -Maxima.

 

 

Resonanzboden, Flügel