7.1.1 Interferometrie in der Astronomie

Interferenz ist eine Erscheinung, die eine räumliche Umverteilung der Intensität im Strahlungsfeld bewirkt. Die gezielte Herbeiführung dieser Umverteilung und deren Auswertung mit der Zielstellung, Informationen über die abstrahlende Quelle zu erhalten, wird als Interferometrie bezeichnet. Neben den Interferometern, die auf Grundlage der Überlagerung von Feldstärken arbeiten (Phaseninterferometer) existiert ein neuer Typ von Interferometern, welche auf Grundlage der Korrelation der zeitlichen Intensitätsschwankungen an verschiedenen Orten des Strahlungsfeldes funktionieren (Intensitätsinterferometer). Die eigentlichen Interferometer werden oft im Zusammenhang mit speziellen Meßverfahren eingesetzt (z.B. Speckle-Interferometrie, FOURIER-Spektroskopie). Interferometer finden in der Astronomie sowohl im Optischen als auch bei Radiowellenlängen Verwendung. In der vorliegenden Aufgabe findet die einfache Variante des MICHELSON-Sterninterferometers (Phaseninterferometer) Anwendung. Die Bezeichnung Sterninterferometer weist auf die Eignung zur Bestimmung kleiner Winkelgrößen von weit entfernten astronomischen Objekten hin. Die physikalischen Grundlagen der Interferometrie werden durch die Kohärenztheorie gegeben, welche den Zusammenhang zwischen der Kohärenz (Interferenzfähigkeit) eines Strahlungsfeldes und den Eigenschaften der Strahlungsquelle untersucht. Das von ausgedehnt erscheinenden Objekten ausgesandte Licht ist solange inkohärent oder nur wenig partiell kohärent (z.B. Sonne), solange die sogenannte Kohärenzbedingung ( $\alpha \ll \frac{\lambda}{2\vartheta}$) nicht gilt, d.h. solange die Winkelausdehnung $\alpha$ der Lichtquelle innerhalb eines durch den Winkel $\vartheta$ definierten Kegels liegt. Im Falle der Fixsterne ist das Licht wegen ihrer im Verhältnis zur Ausdehnung stehenden gewaltigen Entfernungen meist stark kohärent. Diese mit der Entfernung zunehmende Kohärenz des empfangenen Wellenfeldes kann man sich als Resultat einer "`glättenden"' Überlagerung der Wellenzüge, die von den vielen Quellpunkten des ausgedehnten Objektes emittiert werden, vorstellen, wobei diese Überlagerung mit immer kleiner werdender Differenz der Ausbreitungsrichtungen der von den verschiedenen Quellpunkten ausgehenden Wellenzüge immer wirksamer und damit "`glättender"' wird.