Speckle-Interferometrie

Die Speckle-Interferometrie ist in der Materialforschung ein Verfahren, bei dem die empfindliche Reaktion von Speckles auf kleine Änderungen des beleuchteten Objekts ausgenutzt wird. Dabei werden aufeinander folgende Bilder des gleichen Speckle-Musters verglichen und aus der Bewegung des Punkte-Musters auf die Bewegung des Objekts geschlossen.

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In der Astronomie bezeichnet Speckle-Interferometrie ein Verfahren zur Bildverbesserung, das die bei erdgegebundenen Teleskopen durch die turbulente Atmosphäre hervorgerufene Verschlechterung beseitigt.

Anwendung in der Materialforschung

Speckle-Interferometrie kann kleine Verformungen von Test-Objekten sichtbar machen. Sie wird in der Materialforschung unter anderem zur Untersuchung von Vibration, thermischer Belastung, Zugspannung oder Scherspannung eingesetzt. Die Grundlage der Methode ist der Speckle-Effekt von Laserlicht, das an einer rauen Oberfläche des Test-Objekts gestreut wird. Während einer kontrollierten Belastung des Objekts werden nun ohne Änderung der relativen Position von Kamera, Objekt und Laser aufeinander folgende Bilder aufgenommen. Die Belastung führt zu kleinen Verformungen des Objekts und lässt dabei die Speckle-Punkte auf den Bildern wandern. Aus einer computergestützten Analyse der Speckle-Bewegungen lässt sich nun die Verformung quantitativ rekonstruieren.

Anwendung in der Astronomie

  In der Astronomie ist die Speckle-Interferometrie eine Methode zur Beseitigung der Auswirkung von atmosphärischen Störungen auf astronomische Aufnahmen. Luftturbulenzen in der Atmosphäre sind die Ursache dafür, dass das Licht eines Sterns auf leicht unterschiedlich langen Pfaden das Teleskop erreicht. Deswegen entsteht in der Brennebene des Teleskops statt eines beugungstheroetisch scharfen Bildes durch Interferenz ein Muster von einzelnen Flecken (die sog. Speckles. Das Auflösungsvermögen eines Teleskops ist deswegen auf den mittleren Durchmesser dieses Speckle-Musters begrenzt (siehe auch Seeing). Die Feinstruktur des Musters ändert sich in weniger als einer Sekunde völlig. Diese Luftturbulenzen erzeugen auch das bekannte Flackern (Funkeln) der Sterne.

Für die Speckle-Interferometrie werden statt eines lang belichteten Einzelbildes viele Kurzzeitbelichtungen aufgenommen. Die einzelne Belichtungszeit beträgt typischerweise wenige Millisekunden bis etwa eine Sekunde. Durch nichtlineares Mitteln der einzelnen Bilder gelingt es, den bildverschlechternden Einfluss der Erdatmosphäre zu kompensieren und ein beugungstheoretisch scharfes Bild des Objektes (z. B. des Sterns) zu erhalten. Diese Technik wurde in den 1970er Jahren erstmals eingesetzt. Ihre Anwendung wird durch die notwendigerweise kurzen Belichtungszeiten auf hellere Objekte beschränkt.

siehe auch:

• Elektronische Specklemuster-Interferometrie
• Adaptive Optik