Die Ausstellung „Licht und Materie“ bildet die thematische und chronologische
Fortsetzung der Ausstellung „Klassische Optik“. Diese Ausstellung wird in
Kooperation mit dem Excellenzcluster „Munich Center for Quantum Science and
Technology“ (MCQST) erarbeitet. Während in der Ausstellung „Klassische Optik“
die Ausbreitung von Licht in Strahlen und Wellen im Vordergrund steht, sollen
hier mikroskopische Modelle von Licht vorgestellt werden, die im Laufe des 20.
Jahrhunderts entwickelt wurden. Im Zentrum der Ausstellung steht die Frage
„Was ist Licht?“. Das Begriffspaar „Licht und Materie“ verdeutlicht, dass man nur
etwas über die Natur des Lichts lernen kann, wenn man betrachtet, wie Licht
und Materie aufeinander einwirken, zum Beispiel in Linsen, auf farbigen
Oberflächen, oder auf Sensoren. Inhaltliche Schwerpunkte bilden unter anderem
die Laserphysik, Atom- und Molekülspektroskopie und die moderne
Quantenoptik.
In dieser Demonstration können die Besucher eine einfache Labortechnik zur
Manipulation von Laserstrahlengängen selbst ausprobieren und so einen
Eindruck vom nötigen Fingerspitzengefühl für die Arbeit im quantenoptischen
Labor gewinnen. Mittels eines verstellbaren Spiegelpaares (zwei
Winkelfreiheitsgrade pro Spiegel) kann die Orientierung eines Laserstrahls
verändert werden. Das Ziel ist, mit dem Strahl ein Fadenkreuz zu treffen. Um
den Schwierigkeitsgrad zu erhöhen, kann eine vor dem Fadenkreuz angebrachte
Irisblende bis auf den Strahldurchmesser verkleinert werden. (Um das
Fadenkreuz ohne Irisblende zu treffen, genügen zwei Winkelfreiheitsgrade. Die
Irisblende fixiert einen zweiten Punkt im Strahlverlauf, sodass alle vier
Winkelfreiheitsgrade nötig sind.) Das Fadenkreuz ist auf einem Faserkoppler
angebracht, in der Mitte befindet sich die Mündung einer Multimodefaser. Trifft
man durch die Irisblende auf das Fadenkreuz, so wird der Strahl in die Faser
eingekoppelt.
Um das Material zu schützen und die Lasersicherheit zu gewährleisten, ist der
Aufbau vollständig eingehaust. Die Bewegung der Spiegel und der Irisblende
wird durch Bedienelemente außerhalb der Einhausung ferngesteuert.