Experimente zur Messung von Laserleistung, Wellenlänge und Kohärenz auf Basis von Lego-Bausteinen? Wie das funktioniert zeigt seit 2013 die Uni Osnabrück im Projekt „myphotonics“. Das Projekt startete mit einem Michelson-Interferometer: Bis auf den Laser und die zugehörigen Optiken besteht der Aufbau des Interferometers komplett aus Lego-Steinen. Das Besondere an dem Projekt: Die Kosten für das Interferometer belaufen sich auf weniger als 150 Euro und sind somit fast um den Faktor 20 geringer als bei professionellen Systemen. So werden diese vormals kostspieligen Laboraufbauten auch für den Unterricht in Schulen und im Studium ermöglicht.
Abb.: Interferenzmuster erzeugt mit einem Michelson-Interferometer aus Lego-Bausteinen. (Bild: VDI)
„Der Do-it-yourself-Gedanke macht das Projekt zu etwas ganz Besonderem“, so Felix Lager von der Uni Osnabrück. Das Projekt richtet sich insbesondere an Schüler, die schon in der Aufbauphase involviert sein sollen. Die aktive Mitarbeit steigert die Motivation und führt infolgedessen zu einer massiven Lerneffektsteigerung. Felix Lager und Stefan Klompmaker haben eine Vergleichsstudie an einem Gymnasium mit jeweils zwei Grund- und Leistungskursen durchgeführt. Die Studie zeigt, dass bei gleicher Unterrichtszeit ein Grundkurs mit einem solchen Experiment bessere Leistungen erbringen kann als ein Leistungskurs mit professioneller Ausstattung.
Mit dem Aufbau des Laserinterferometers aus den Plastik-Steinchen konnte das Team der Uni Osnabrück nachweisen, dass kleinste Längenunterschiede, die beispielsweise bei der thermischen Ausdehnung auftreten, gemessen werden können. Mittlerweile können die Intensitätsänderungen im Interferometer auch mit einem eigens entwickelten Vier-Kanal-Photodiodenverstärker erfasst werden.
Anfang März 2016 ist nun ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Projekt gestartet, das die Idee des Projekts auf eine nächste Ebene hebt. In den nächsten drei Jahren soll hierfür „myphotonics“ um die Baukastenplattformen Fischertechnik, Arduino und 3D-Druck erweitert werden. Damit sollen in dieser Zeit die Lern- und Ausbildungseffekte der Idee für die Bereiche Open Innovation, Open Education und Open Research in der Photonik erforscht und ausgeweitet werden.
Gegen Projektende soll dann schließlich ein vollständiges Do-it-Yourself-Optiklabor einschließlich photometrischer Komponenten entstehen und als Open Source Hardware zur Verfügung gestellt werden. Ziel des Projekts ist die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses in den Bereichen Optik und Photonik durch Einsatz kostengünstiger und verbreiteter Open Source Hardware Komponenten.
VDI / RK
