Das folgende Bild, ebenfalls aus dem Buch Optics von Eugene Hecht, zeigt eine Anwendung des Jamin Interferometers zur Messung der Brechzahl von Gasen.
Einer oder beide Lichtstrahlen zwischen den Spiegeln laufen durch ein geschlossenes Glasrohr in dem sich Luft oder ein Gas unter variablem Druck befindet. Je höher der Druck ist, desto langsamer läuft das Licht in dem Glasrohr und desto mehr wird die Phasenlage verschoben.
Wenn nun eine Seite eines Lautsprechers luftdicht in einer Dose befestigt ist und diese Dose mit einem Schlauch mit einem der Glasrohre verbunden wird, kann mit den Schallwellen des Lautsprechers die Phasenlage und damit die Frequenz des Lichtstrahls gesteuert werden.
Das Kohlemikrofon ist bereits 1849 erfunden worden. Es benötigt keinen Verstärker sondern nur eine Batterie. Mit den damals bekannten Techniken ist bereits Gehirnwäsche und die Übertragung von Sprache auf das Gehör mit Licht oder Wärmestrahlung in Echtzeit möglich.
Da dieses einfache Verfahren, auch für die direkte Ansteuerung mit Computern und Funktionsgeneratoren geeignet ist, wird es hier ausführlicher beschrieben. Auf diese Weise kann mit der Übertragung von Sprache oder selbst konstruierten Nervenpulsen experimentiert werden.
Zuerst benötigt man ein Jamin Interferometer. Der erste Spiegel aus 12mm dickem Glas wird so ausgerichtet, daß der Laserstrahl in zwei gleich starke Strahlen aufgeteilt wird und in dieser Position festgeklebt.
Dann wird auf die beiden Enden eines ca. 30 cm langes Glas- oder Messingrohres mit einem Durchmesser von ca. 1cm mit 2 Komponentenkleber jeweils ein Glasscheibchen geklebt. Außerdem erhält das Glasrohr einen Anschluss für einen Schlauch zum Druckregler. Je länger das Rohr, desto geringer können die Druckschwankungen sein.
Der Aufbau des Interferometers
Das Rohr wird so ausgerichtet, daß jeweils ein Strahl durch das Rohr und einer daran vorbei läuft. Die durch mehrfache Reflektionen im Spiegel entstehenden schwächeren Strahlen können ignoriert oder durch Blenden abgeschirmt werden.
Film: Verlauf der Strahlen beim Jamin Interferometer
Dann wird der 2. Spiegel vorsichtig so ausgerichtet, daß möglichst wenige aber breite Interferenzlinien entstehen.
In dieser Position wird der 2. Spiegel festgeklebt. Der Luftdruck im Glasrohr wird folgendermaßen gesteuert: Über eine nicht zu grosse Dose wird eine Gummimembran, hier ein Stück eines dünnen Gummihandschuhs geklebt. Dazu kann man doppelseitiges Klebeband rundherum auf die Seitenwand der Dose kleben.
Die Gummimembran wird ohne Spannung über die Dose gelegt und so auf das Klebeband geklebt, daß die Verbindung möglichst Luftdicht ist. Dann wird eine zweite Lage von dem Klebeband um die Seitenwand geklebt, so daß die Verbindung luftdicht ist.
Auf die Memran wird nun mit doppelseitigem Klebeband ein Blech mit etwas kleinerem Durchmesser, hier der ausgeschnittene Deckel der Dose geklebt.
Mit dem Blech lässt sich die Membran in die Dose drücken.
In die Rückseite der Dose wird ein Loch gebohrt und ein Stück Messingrohr eingeklebt auf das der Schlauch zum Glasrohr gesteckt wird.
Um die Dose zu steuern wird hier ein nicht zu kleiner Lautsprecher verwendet. Um Platz zu sparen wurde hier die Membran und der Metallrahmen entfernt. Auf den Lautsprecher wird ein Kunststoffbogen, der aus einer CD geschnitten wurde, geklebt. Dieser Bogen überträgt die Kraft des Lautsprechers auf die Membran der Druckdose.
Die Druckdose wird nun, z.B. mit 4 Kunsstoffstreifen, so über den Lautsprecher geklebt, daß der Lautsprecher in Kontakt mit der Membran ist ohne diese einzudrücken.
Man kann auch bei einem Lautsprecher die Öffnungen auf der Rückseite zukleben und den entstehenden Hohlraum mit dem Glasrohr verbinden.
Wenn der Lautsprecher eine Papiermembran hat, muß diese Luftundurchlässig gemacht werden. Dazu kann man sie mit Silikondichtmasse oder Pattex einstreichen.
Es ist aber in der Praxis schwierig einen passenden Lautsprecher auszuwählen. Wenn er zu klein ist liefert er zu wenig Luft um genügend Druck aufzubauen, wenn er zu groß ist ist er zu träge um hohe Frequenzen in schnelle Druckschwankungen umzusetzen.
Für schnelle Druckschwankungen kann man mehrere kleine Lautsprecher für hohe Frequenzen parallel betreiben und jeden einzeln mit dem Glasrohr verbinden um eine genügende Luftmenge mit hoher Frequenz in das Glasrohr zu drücken.
Wenn der Lautsprecher nun mit einem Computer oder Tongenerator angesteuert wird übertragen sich die Bewegungen des Lautsprechers auf die Membran.
Hier sind 4 Batterien über einen regelbaren Widerstand mit dem Lautspecher verbunden. Mit dem Widerstand lässt sich der Strom durch den Lautsprecher und damit seine Bewegeng steuern. Je stärker der Strom desto mehr wird die Membran in die Dose gedrückt und der Druck im Glasrohr erhöht.
Film: Die Drucksteuerung
Die Druckdose wird nun durch einen Schlauch mit dem Glasrohr des Interferometers verbunden.
Jetzt kann der Luftdruck im Glasrohr mit dem Lautsprecher gesteuert werden. Die mit dem Interferometer erzeugten Lichtschwebungen lassen sich also auch mit einem Computer steuern, auf dem man die gewünschten Signale mit entsprechenden Tongenerator Programmen erzeugen kann.
Film: Schwebungssteuerung mit Luftdruck
Auch asymmetrische Signale, bei denen der Anstieg eine andere Frequenz als der Abfall hat, können zur Steuerung verwendet werden.
Diese Lichtschwebung kann man auf die Haut projizieren. Mit Elektroden kann nun das im Körper entstehende elektrische Signal abgegriffen, verstärkt und mit einem Oszilloskop gemessen werden.
Diese Anlage ist in der Lage, Lichtschwebungen mit Leistungen im Wattbereich, gepulst vielleicht bis 100 Watt zu erzeugen. Prinzipiell lassen sich mit dieser Konstruktion bei etwas aufgeweitetem Strahl und entsprechend dimensionierten Spiegeln und Rohren auch viel höhere Leistungen verarbeiten.
Und – es ist dazu nicht einmal ein Laser notwendig. Verwendet werden kann auch eine andere leistungsfähige optische Strahlenquelle, sei es im sichtbaren, sei es im infraroten Bereich.