MODE 1 — DOPPELSPLT

Ziel & Anwendung

Das berühmteste Experiment der Quantenphysik — und du baust es selbst! Ein Laserpointer beleuchtet einen Doppelspalt, das Interferenzmuster erscheint auf der Wand. Ein Schlitten schiebt einen Licht-Sensor langsam durch das Muster und zeichnet die hellen und dunklen Streifen auf. Das menschliche Auge kann diese Genauigkeit nicht erreichen — dein ProtoPeaks schon!

• Der Schlitten schiebt den Licht-Sensor linear durch das Interferenzmuster — jede Position wird gemessen
• Die Intensitäts-Anzeige zeigt die aktuelle Licht-Stärke, die Maximum-Anzeige die Position des stärksten Streifens
• Ein Ton begleitet den Scan — höhere Helligkeit klingt höher (akustisches Interferenzmuster)

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• Kleiner Laserpointer (Schlüsselanhänger-Typ, <1mW) als Lichtquelle
• Alufolie mit zwei parallelen Einritzen (0.5mm breit, 2mm Abstand) als Doppelspalt
• Weißes Papier auf der Wand (50 cm Abstand) als Schirm
• Langer Karton-Kanal (25 cm) als LDR-Führungsschiene
• Holzstäbchen als Führungsschienen, Klebeband

Step-by-Step Tutorial

1. Doppelspalt aus Alufolie herstellen

   Schneide ein kleines Stück Alufolie (5×3 cm). Mit einem Messer oder Cutter zwei parallele, sehr schmale Einritzen (ca. 0.5 mm breit, 2 mm Abstand) in die Folie ritzen. Folie straff auf einem Karton-Rahmen spannen und festkleben. Laserpointer in einem kleinen Karton-Halter fixieren, sodass er genau durch die Doppelspalt-Folie leuchtet. Wand in 50 cm Abstand: Weißes Papier aufhängen.

   Check: Laser durch die Alufolie: auf der Wand erscheinen mehrere helle Streifen mit dunklen Lücken dazwischen

   Tipp: Spalt-Abstand und -Breite bestimmen das Muster — enger Abstand = mehr Streifen, breiterer Abstand = weniger

2. Führungsschiene und Schlitten einrichten

   Baue eine Linearschiene (25 cm) direkt am Schirm-Papier. Plastik-Servo-Horn auf den Stepper-Mitnehmer schrauben, Faden wickeln, Schlitten ziehen. Schlitten so nah wie möglich ans Schirm-Papier. Die erste Berührungsfläche startet den Scan: der Schlitten fährt langsam von einem Ende zum anderen und misst die Helligkeit an jeder Position. Die Intensitäts-Anzeige zeigt die Helligkeit live als Zeiger.

   Check: Der Schrittmotor bewegt den Licht-Sensor-Schlitten gleichmäßig durch das Muster — die Intensitäts-Anzeige reagiert auf helle und dunkle Streifen

   Tipp: Der Licht-Sensor muss sehr nah am Schirm-Papier sein (1–2 mm Abstand) damit er einzelne Streifen unterscheiden kann

3. Intensitäts-Karte aufbauen

   Der Scan-Weg wird in 20 Abschnitte geteilt. In jedem Abschnitt wird die Helligkeit gespeichert. Der hellste gemessene Punkt ist der Hauptstreifen. Die Maximum-Anzeige zeigt dessen Position. Die Fortschritts-Anzeige zeigt den aktuellen Scan-Abschnitt als Zeiger. Nach dem Scan: die erste Berührungsfläche startet einen neuen Scan und setzt alle Werte zurück.

   Check: Nach einem vollständigen Scan: die Maximum-Anzeige zeigt die Position des hellsten Streifens — der Ton war dort am höchsten

   Tipp: Scan sehr langsam ausführen (kleine Schritte einstellen) — schnelle Scans überspringen feine Streifen

4. Leichtgängigkeitstest des Schlittens

   Bevor Strom eingeschaltet wird: Schlitten manuell die volle Strecke schieben. Gleitet er frei? Kein Klemmen? Das Sensor-Kabel lose genug dass es die Bewegung nicht blockiert? Der Mitnehmer wickelt den Faden gleichmäßig? Erst nach OK Strom einschalten.

   Check: Schlitten gleitet über den vollen Weg ohne zu klemmen — Faden bleibt gespannt

   Tipp: Kleines Gewicht am Ende des Fadens auf der anderen Seite hält Spannung und verhindert Durchhängen

5. Akustische Interferenz-Demo

   Strom einschalten. Laser einschalten. Wand-Muster prüfen: mehrere helle Streifen sichtbar? Erste Berührungsfläche: Scan startet. Der Ton steigt bei hellem Streifen, fällt bei dunkler Lücke. Nach dem Scan: die Maximum-Anzeige zeigt den Hauptstreifen. Laserpointer leicht kippen: Muster verschiebt sich — neuer Scan zeigt anderen Punkt. Das Interferenzmuster ist real messbar!

   Check: Während des Scans: der Ton wird laut bei hellen Streifen, still bei dunklen Lücken — hörbares Muster!

   Tipp: Augen schließen und nur dem Ton zuhören: man hört das Interferenzmuster als Melodie!

Troubleshooting

• Kein Interferenzmuster auf der Wand — Spalt zu breit oder Laser nicht genau durch die Mitte — Laser-Abstand verringern, Spalt sorgfältiger einritzen
• Der Licht-Sensor unterscheidet keine einzelnen Streifen — Sensor zu weit vom Schirm — auf 1–2 mm heranbringen; oder Scan zu schnell — kleinere Schritte einstellen
• Schlitten fährt, aber die Anzeige reagiert nicht — Sensor-Kabel prüfen: zu kurzes Kabel blockiert den Schlitten — Kabel mit Klebeband locker führen

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: Laserpointer-Winkel per Servo fein verstellen — Muster verschiebt sich live während des Scans
• Sicherheit: Nur Laserpointer <1mW (Klasse 1 oder 2) verwenden — niemals direkt in den Laser schauen!

Wichtige Code-Teile

// Stepper schiebt LDR linear durch das Muster
if(stepper.distanceToGo() == 0) {
    int slot = constrain(scanPos / 100, 0, 19);
    intensityMap[slot] = LDR;
    if(LDR > lastMax) { lastMax = LDR; lastMaxPos = scanPos; }
    scanPos += scanDir * 100;
    if(scanPos >= 2000) scanDir = -1;
    if(scanPos <= 0)    scanDir = 1;
    stepper.moveTo(scanPos);
}
if(touch1) { lastMax = 0; for(int i=0;i<20;i++) intensityMap[i]=0; }

// S1: Live-Intensität, S2: Maximum-Position, S3: Scan-Fortschritt
servocontroller.setServoPulse(1, map(constrain((int)LDR,0,4095),0,4095,1000,2000));
servocontroller.setServoPulse(2, map(lastMaxPos, 0, 2000, 1000, 2000));
servocontroller.setServoPulse(3, map((int)scanPos, 0, 2000, 1000, 2000));

// Buzzer: Ton folgt Intensität (akustisches Interferenzmuster)
Buzzer.setValue(map(constrain((int)LDR,0,4095),0,4095,0,250));

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