Lichtleiter-Verteiler

Lichtquellen flexibel kombinieren mit Toslink-Verteilern

Oft möchte man in der Spektroskopie mehrere Lichtquellen gleichzeitig nutzen – sei es zur Untersuchung von Überlagerungseffekten, zur Kalibration eines Spektrometers oder zur Erzeugung komplexerer Lichtspektren. Hierfür braucht es jedoch nicht unbedingt teure optische Komponenten: Mit handelsüblichen Toslink-Verteilern, die wir ohnehin schon für unsere DIY-Spektrometer nutzen, lassen sich Lichtsignale ganz einfach splitten und kombinieren.

Ein Toslink-Verteiler ermöglicht zwei grundlegende Anwendungen:

• Aufsplitten: Das Licht einer Quelle wird auf zwei Lichtleiter verteilt.

• Überlagern: Zwei (oder mehr) Quellen lassen sich zusammenführen und gemeinsam einem Spektrometer zuführen.

Durch die Kaskadierung mehrerer Verteiler können sogar mehrere Lichtquellen kombiniert werden. Ein einfacher Trick zur Anpassung unterschiedlicher Intensitäten: Wird ein Signal über längere Lichtleiter geführt, schwächt es sich ab – dadurch lassen sich die Quellen gut angleichen.

Beispiele aus der Praxis

Für die Justage von DIY-Spektrometern kombiniere ich häufig das Licht von drei Laserdiodenmodulen (violett, grün und rot). Über zwei Toslink-Verteiler werden die Strahlen gebündelt und gleichzeitig ins Spektrometer eingekoppelt. Das Ergebnis sind mehrere, klar getrennte Referenzlinien im Spektrum, die eine präzise Überprüfung von Justage und Kalibration ermöglichen.

Additive Farbmischung mit LEDs und Spektrometer

Die additive Farbmischung gehört zu den Grundkonzepten der Optik und der Lichttechnik – und lässt sich mit einfachen Mitteln eindrucksvoll demonstrieren. Werden mehrere LEDs unterschiedlicher Emissionswellenlängen (z. B. rot ≈ 630 nm, grün ≈ 530 nm, blau ≈ 470 nm) über Toslink-Verteiler in einen Lichtleiter eingespeist, kann ihr Licht sowohl visuell als auch spektroskopisch untersucht werden.

Visueller Eindruck vs. Spektrum

• Visuell erscheinen die additiven Mischungen als neue Farben: Rot + Grün → Gelb, Blau + Rot → Magenta, Blau + Grün → Cyan. Werden alle drei LEDs kombiniert, entsteht der Eindruck von weißem Licht.

• Spektroskopisch zeigt sich ein ganz anderes Bild: Im Spektrum sind die drei einzelnen LED-Emissionen als schmale Banden zu erkennen, die sich nicht überlagern, sondern nebeneinanderstehen. Das Auge „integriert“ diese Wellenlängen zu einer Mischfarbe, während das DIY-Spektrometer die spektrale Zusammensetzung direkt sichtbar macht.

Fachlicher Hintergrund

Die Farbmischung beruht auf den Tristimuluswerten des menschlichen Sehsystems. Unsere drei Zapfentypen in der Netzhaut reagieren empfindlich auf unterschiedliche Wellenlängenbereiche (lang ≈ rot, mittel ≈ grün, kurz ≈ blau). Werden diese gemeinsam stimuliert, interpretiert das Gehirn die Überlagerung als eine neue Farbe.

Das Spektrometer dagegen zeigt die physikalische Realität: die Überlagerung mehrerer monochromatischer Emissionsspektren. Auf diese Weise wird deutlich, dass Farben keine absoluten Eigenschaften sind, sondern vom Zusammenspiel von Strahlungsspektrum und Wahrnehmung abhängen.