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Funktionsweise der Compact Disc

Jahresarbeit der Jahrgangsstufe O12 abgegeben am 02.05.2011

Unterrichtsfach: Physik Freiherr- vom- Stein Schule

Fachlehrer: Herr Möller-Linke

von Alexander Hobein

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Inhaltsverzeichnis

Deckblatt S. 1

Inhaltsverzeichnis S. 2

1. Vorwort S. 3

2. Allgemeines zur Compact Disc S. 4

2.1 Geschichte der CD S. 4/5

2.2 Was sind digitale Audiosignale S. 5

2.3 Herstellung der CD S.5/6

2.4 Struktur der CD- Die Pitsstruktur S. 7

3. Funktionsweise der Compact Disc S. 8

3.1 Physikalische Grundlagen: Beugung von Licht und Interferenz S.8/9

3.2 Licht im CD-Playern - Der Laser S. 10

3.3 Rolle der Transparentschicht: Brechung des Laserlichts S. 10/11

3.4 Modulation des reflektierten Laserlichts S. 12

3.5 Das Abtastsystem- Der Pick-Up S. 13/14

3.6 Schluss mit der Theorie: Ein Rechenbeispiel S.14-16

4. Nachwort S. 16/17

5. Fremdwortverzeichnis S. 18

5.1 Einheitenverzeichnis S. 19

6. Abbildungsverzeichnis S. 19

7. Quellenverzeichnis S. 20

Alle Fremdwörter und Einheiten sind kursiv gekennzeichnet.

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1. Vorwort

Schon seit Generationen nutzen Menschen aller Länder ein Speichermedium, um Musik zu

speichern, welches die Schallplatte abgelöst hat: Die Compact Disc, oder kurz CD. Die CD

hat die Welt der Musikwiedergabe revolutioniert. Der Begriff CD ist seit vielen Jahren

alltäglich und doch wissen viele Menschen nicht, wie sie eigentlich funktioniert.

Bevor die Elektrizität entdeckt wurde, wusste jeder Mensch, wie die Geräte, die er tagtäglich

benutzt hat, funktionieren. Wenn die Menschen beispielsweise einen Flaschenzug gesehen

haben, wussten sie, ohne großartige Kenntnis der Physik, wie dieser funktioniert. Dies änderte

sich nach der Entdeckung der Elektrizität. Fernseher, Computer und andere elektrische Geräte

sind zwar alltäglich, doch wenn man Menschen auf der Straße trifft und sie fragt, wie diese

funktionieren, wären viele um eine Antwort verlegen. In den letzten 30 Jahren ist ein so

großer technischer Fortschritt eingetreten, dass die meisten Menschen von sehr vielen Dingen

nicht wissen, wie sie funktionieren, obwohl sie diese benutzen. Dies gilt auch für die CD.

Dass ein Gegenstand, der so alltäglich ist, eine durchaus komplizierte und interessante

Technik besitzt, wissen wohl die Wenigsten. Den meisten Menschen ist es wahrscheinlich

egal; die Hauptsache ist, dass sie funktioniert. Sie scheuen sich, sich mit dieser Technik

auseinander zu setzten, weil sie wahrscheinlich glauben, dass sie es sowie so nicht verstehen.

Ich selber habe mich zuvor nicht mit diesem Thema auseinander gesetzt. Daher stellen sich

mir einige Fragen: Wie funktioniert die CD eigentlich? Wie wird sie gelesen? Welche Physik

steckt dahinter?

Um diese Fragen zu beantworten, habe ich mich näher mit der Physik und der Technik der

CD beschäftigt und möchte mit dieser Jahresarbeit die Menschen über ihre faszinierende

Funktionsweise aufklären.

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2. Allgemeines zur Compact Disc

Um einen genaueren Hintergrund von der Compact Disc zu bekommen, werde ich auf die

junge Geschichte der CD eingehen. Danach werde ich erklären, mit welchen Signalen CD´s

funktionieren und folgend die Herstellung erläutern. Anschließend gehe ich auf den groben

Aufbau der Compact Disc ein. Da mein Schwerpunkt in der Funktionsweise liegt, werde ich

den Aufbau nur so weit erklären, wie es zum Verständnis der Funktionsweise nötig ist.

2.1 Die Geschichte der CD

Die Geschichte der Compact Disc beginnt im Jahre 1969. Der niederländische Physiker Klaas

Compaan entwickelte die erste Idee für die CD. Diese war eine gepresste Glasplatte, die mit

mikroskopisch kleinen Vertiefungen, Hologramme von Bildern in einer Spur speichern sollte.

Zusammen mit Piet Kramer entwickelte Compaan mit Phillips 1970 den ersten Prototyp eines

Projektionsbildträgers, der dann 1972, mit der Produktion eines präzisen Lasers, gelesen

werden konnte.1

Daraufhin wollte Phillips die Laser-Disc Technologie für die Schallaufzeichnung verwenden.

Man entschied sich hierbei auf eine digitale Datenspeicherung, da die Qualität besser sei. In

den folgenden Jahren versuchten Phillips, Sony und andere Firmen eine einheitliche

Idealkonstruktion für die CD zu finden. Dies schlug Phillips auf der „Digital Audio Disc

Convention“ 1978 vor. Dort wurde von PolyGram, einer Tochterfirma von Phillips,

vorgeschlagen, dass man Polykarbonat für die Herstellung der CD verwende. Außerdem

wurde vorgeschlagen, dass das Programm, also die gespeicherten Daten der CD, von innen

nach außen spiralförmig gelesen werden sollte. In Kooperation mit Sony, erreichte Phillips

einen allgemein anerkannten Standard für die CD, beispielsweise die Dicke der CD die von

diesem Zeitpunkt an 120mm und eine Laufzeit von 74-75 Minuten.

1 Vgl. http://www.muens ter.de/~asshoff/physik/cd/cdplayer.htm und http://referate.mezdata.de/sj2003/cd_thomas-ley/ausarbeitung/geschichte.html

5

1981 gelang es schließlich der japanischen Firma Sharp, eine Laserabtasteinheit in

Massenproduktion herzustellen. Im Folgejahr haben Sony und Phillips, nun nicht mehr in

Kooperation, die ersten CD-Player produziert.

Im Jahre 1984 wurde dann die zweite Generation von CD-Playern geboren, die eine

veränderte Elektronik und auch Portables anboten.2

Die CD ist seitdem ein fester Begriff in der heutigen Gesellschaft und ein alltäglicher

Gegenstand.

2.2 Was sind digitale Audiosignale?

Ursprünglich, wie zum Beispiel auf der Schallplatte, wurden analoge Signale, also Signale,

mit einem kontinuierlichen Frequenz und Amplitudenverlauf, verwendet. Bei der CD

allerdings werden digitale Signale verwendet. Digitale Signale werden von ihrer ursprünglich

analogen Form in ein digitales binäres Muster gebracht, also in einen Zahlencode mit den

Zahlen 0-1, gebracht. Dies hat eine bessere Klangqualität und eine längere Haltbarkeit zur

Folge.3

2.3 Die Herstellung der CD

Die Herstellung einer Compact Disc erfordert einen hohen technologischen Aufwand. Die

Fertigungstoleranzen für die Herstellung dürfen nicht hoch sein. Zum Beispiel hat die

Plattendicke einen Toleranzbereich von 0,01mm und die Exzentrizität darf die 50µm Marke

nicht überschreiten.4

Der erste Schritt zur Fertigung der Compact Disc ist die Herstellung einer mit Fotolack

beschichteten Glasplatte, dem Glasmaster. Diese wird mit einem gesteuerten Laser in einer

spiralförmigen Spur belichtet. Die Belichtung erfolgt mit dem entsprechenden digitalen

Audiosignal. Im nächsten Schritt werden die belichteten Stellen ausgwaschen, wodurch eine

2 Vgl. http://www.w-akten.de/themaderwoche/20jahrecd.phtml und http://www.muens ter.de/~asshoff/physik/cd/cdplayer.htm

3 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S. 13 4 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S. 81

6

Struktur von Vertiefungen (Pits) entsteht. Mit diesem Glasmaster wird mit Hilfe des

galvanischen Verfahrens eine Negativkopie aus Nickel hergestellt. Diese wird als

„Vatermatrize“ bezeichnet. Um diese Vatermatrize zu schonen, werden positiv strukturierte

Zwischenkopien angebracht, die als „Muttermatrizen“ bezeichnet werden. Aus diesen

Muttermatrizen werden jetzt die eigentlichen negativen Pressmatrizen, die Sohnmatrizen,

hergestellt. Nun kann die Pressung beginnen. Geschmolzener Kunststoff (Polycarbonat) wird

nun in die Form gegossen und zusammengepresst. Nach der Pressung wird die CD an der

Pitsseite mit einer sehr dünnen Aluminiumschicht verspiegelt, welche nun 40nm dick ist.

Diese Seite der CD wird als „Informationsebene“ bezeichnet. Anschließend wird die andere

Seite mit einer 6µm dünne Schutzschicht versehen. Später wird darauf das Etikett zu sehen

sein, daher heißt diese Seite auch „Labelseite“. Im letzten Schritt wird das Mittelloch mit

einem Durchmesser von 15mm in die CD gestanzt.5

Die einzelnen Schritte der Herstellung sind in Abbildung 1 noch einmal strukturiert

dargestellt.

(Abbildung 1: Ablauf bei der Herstellung einer CD)

5 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S. 81 und S.83

7

2.4 Struktur der CD: Die Pitsstruktur

In der Pitsstruktur befindet sich die gesamte digitale Information der CD. Bei der Herstellung

werden die Pits noch als Vertiefungen in die CD gepresst. Doch sie wird letztlich von der

Rückseite gelesen, somit gesehen erscheinen sie vom Laser aus als Erhöhung. Diese werden

„Bumps“ genannt. Zwischen den Pits sind vom Laser aus gesehen Vertiefungen, die

sogenannten „Lands“.6

Die Pits bilden die Informationsebene. Ein Pit hat eine Breite von 0,5µm und eine Tiefe von

nur 0,11µm. Die Länge eines Pits variiert zwischen Werten von 0,833µm und 3,56µm. Der

Abstand zwischen zwei Rillen beträgt 1,6µm, von denen es in einer Compact Disc etwa 20000

gibt.6

In Abbildung 2 sieht man den Querschnitt einer CD, der die Pitsstruktur zeigt.

(Abbildung 2: Querschnitt einer CD)

6 Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S. 83 6 Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S. 83

8

3. Funktionsweise der Compact Disc

Das Auslesen einer CD funktioniert mittels eines entsprechenden CD-Players. Die Physik die

hinter diesem System steckt, war revolutionär in der Technik für die Musikwiedergabe. Diese

Funktionsweise zu erklären, habe ich mir als Schwerpunkt gesetzt. Dazu werde ich die

nötigen physikalischen Grundlagen klären und anschließend die Auslesung der CD

beschreiben. Die Werte, die sich in der Pitsstruktur wiederfinden, kann man auch mit Hilfe

der physikalischen Gesetzmäßigkeiten bestimmen. Dies werde ich auch an einem Beispiel

vorrechnen.

3.1 Physikalische Grundlage: Beugung von Licht und

Interferenz

Um später die Funktionsweise der Compact Disc zu verstehen, muss man sich zunächst mit

der Beugung von Licht befassen.

Man fand im „Doppelspaltexperiment“ von Thomas Young heraus, dass Licht

Welleneigenschaften besitzt. Bei diesem Experiment wird Licht auf einen Doppelspaltgitter

„geschossen“ um herauszufinden, wie sich das Licht verhält. Man würde erwarten, falls Licht

sich nur als Materie verhält, dass zwei Strahlen zu sehen seien, die auf der Höhe der Spalten

sind. Doch hier entstand ein Muster von hellen und dunklen Stellen auf der Blende, ein

Interferenzmuster, welches nur bei Wellen auftaucht und in der Physik ein Nachweis für

Wellen ist. Das Licht Teilchen- und Welleneigentschaften besitzt, bezeichnet man in der

Quantenphysik als Welle-Teilchen- Dualismus.7

Bei der Interferenz am Einzelspalt, das heißt an einem Gitter mit nur einem Spalt, wird die

Welle gebeugt und hat ihr Maximum, also der Ort wo sie am stärksten wirkt, an der Stelle, an

der die Welle ungehindert durch den der Spalt gehen kann. Dieses Maximum ist aber nicht die

einzige Stelle, an der das Licht wirkt, wie in Abbildung 3 gut zu sehen ist.7

7 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelspalt und http://www.youtube.com/watch?v=8j-LA6As7mw 7 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelspalt und http://www.youtube.com/watch?v=8j-LA6As7mw

9

(Abbildung 3: Interferenzmuster am Einzelspalt)

Das heißt, wenn man Licht in ein Gitter oder Spalt „schießt“, wird die Lichtwelle von ihrer

eigentlichen Ausbreitung abgelenkt. Hier spricht man von Beugung des Lichts. Beim

Einzelspalt prallt die Lichtwelle an den Kanten des Spalts ab und überlagert sich mit den

Wellen, die ungehindert durch den Spalt kommen. So entsteht konstruktive und destruktive

Interferenz. Man spricht von konstruktiver Interferenz, wenn sich zwei Wellen überlagern und

sich verstärken. Von destruktiver Interferenz ist die Rede, wenn sich zwei Wellen überlagern

aber sich gegenseitig aufheben.8

Diese Prinzipien macht sich die Technik der CD zu Nutze. Wie sie das macht, wird im

folgenden Abschnitt erklärt.

8 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Interferenz%28Physik%29 und http://www.svenwienstein.de/HTML/beugung.html

10

3.2 Licht im CD-Player- Der Laser

Der Laser eines CD-Players muss, um zwischen hinlaufendem und reflektierendem Licht

unterscheiden zu können, kohärent und monochromatisch sein. Kohärentes Licht liegt vor

wenn ein ortsfestes Interferenzmuster besteht. Bei Strahlung monochromatischen Lichts ist

die Wellenlänge des Lichts immer gleich. Das heißt, dass das Licht nur Strahlung einer

Wellenlänge hat. Bei einem CD-Player entspricht diese 780nm. 9

Es wird ein Laser für die Abtastung der CD genommen, da dieser sich auf einen feinen

Lichtpunkt richten lässt. Bei Lasern unterscheidet man beim Material. Zum Einen gibt es den

Halbleiter-Laser, zum Anderen den Gas-Laser. Hier wird der Halbleiter-Laser verwendet

schlicht, weil dieser günstiger in der Produktion ist und sich einfacher vervielfältigen lässt.9

Der Laser ist einer der Grundelemente des Compact Disc Systems. Doch weitere Elemente

spielen beim Abtasten der Compact Disc eine wichtige Rolle.

3.3 Die Rolle der Transparentschicht: Brechung des

Laserlichts

Die Transparentschicht spielt bei der Abtastung der Informationsebene eine wichtige Rolle.

Die Beschaffenheit der Transparentschicht ist so, dass diese einen gleichmäßigen

Brechungsindex von 1,46 hat. Diese soll folgenden Effekt haben. Fällt ein Lichtstrahl von

einem dünnen Material, wie Luft, in ein dichteres Material, wie einen Kunststoff, wird das

Licht in einem bestimmten Faktor gebrochen. Das bedeutet, dass der Laser mit einem relativ

9 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S.101 9 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S.101

11

hohen Durchmesser in die CD herein strahlen kann, aber durch die Brechung zu einem

fokussierten Punkt auf der Informationsebene gerichtet wird.10

Bei der CD wird der Laser mit Hilfe einer Linse so fokussiert, dass dieser mit einem

Durchmesser von 0,8mm auf die Schicht fällt. Durch den Brechungsindex erreicht der

Laserstahl einen Durchmesser von nur noch 1,7µm. So können die Pits auf der Spur abgetastet

werden. Beim Hineinfallen des Lichts verändert sich auch die Wellenlänge von 780nm auf

ungefähr 500nm. Diese lässt sich auch mittels der Maxwellgleichung der Elektrodynamik für

Lichtwellen errechnen, indem man die Wellenlänge des Lichts durch den Brechungsindex

dividiert: λ (Makralon) = 780nm/1,46= 534,25nm.11

Wenn die Transparentschicht durch äußere Einflüsse beschädigt wird, wie zum Beispiel durch

Kratzer oder Staub, kann diese den Abtaststrahl beeinflussen. Sollte aber die Beschädigung

kleiner als der Laser sein, der die Informationsebene abtastet, dann würde sie den Vorgang

nicht beeinflussen. Der Brechungsvorgang ist in Abbildung 4 übersichtlich dargestellt.12

(Abbildung 4: Brechung des Lichtes durch die Transparentschicht)

10 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S.102-103 11 Vgl. http://www.muens ter.de/~asshoff/physik/cd/cdplayer.htm 12 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S.103

12

3.4 Modulation des reflektierten Laserlichts

Das Licht, welches auf die Informationsebene trifft, soll natürlich auch Information

widerspiegeln, die auf der CD geprägt ist. Daher hat man sich bei der Herstellung der CD

darauf geeinigt, dass bei einem „Land“ eine binäre 0 und bei jeder Pitflanke eine binäre 1

gelesen werden soll. Das Laserlicht soll auch genau das reflektieren. So hat man die Höhe

eines Pits auf 0,11µm festgelegt, da dieser dann ¼ der Wellenlänge (ca. 500nm) entspricht.

Der Laserspot würde dann nur auf einem Bereich fallen, der dann reflektiert wird. Somit

würde eine destruktive Interferenz mit dem eintretenden Laserlicht entstehen und die Wellen

würden sich gegenseitig auslöschen. Aber das ist nicht so, da der Laserspot mit 1,7µm breiter

als ein Pit ist, der nur 0,5µm breit ist. Somit kommt es dazu, dass auch Benachbartes

reflektiert und die Intensität verändert wird. Daher entsteht kaum destruktive Interferenz und

das reflektierte Licht kann vom Fotodetektor in elektrischen Strom umgewandelt werden.

Dabei spielt es eine Rolle, von wo das Licht reflektiert wird. Bei Licht, das von einem Pit

reflektiert wird, wird weniger Strom erzeugt und bei einem von einem Land reflektiertem

Licht wird mehr Strom erzeugt. Dies ist in Abbildung 5 zu erkennen.13

(Abbildung 5: Modulation des reflektierten Laserlichts)

13 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S.103-104

13

3.5 Das Abtastsystem: Der Pick-Up

Der Pick-Up ist das Herzstück des CD-Players. Er ist es, was das Lesen der CD möglich

macht. Das Abtastsystem ist gemäß Abbildung 6 aufgebaut.

(Abbildung 6: Funktionsprinzip des Abtastsystems)

Natürlich steht am Anfang die Laserdiode, die das Licht auf die CD schießt. Anschließend

trifft das Licht auf die so genannte Kollimatorlinse. Diese funktioniert nach dem Prinzip des

Kepplerschen Fernrohres. So bündelt diese das Laserlicht so, dass sie den definierten

Durchmesser bekommt. Zudem werden die Lichtstrahlen parallel. Danach verläuft der

Laserstrahl durch das Polarisationsprisma. Dieses funktioniert nach dem Nicolschen Prisma,

der den Strahl in einen so genannten ordentlichen Strahl, der normal abgelenkt wird, und

14

einen außerordentlichen Strahl, der normal der optischen Richtung weiter verläuft und

polarisiert wird.14

Der nächste Schritt ist die λ/4- Platte. Dieser dreht das Licht in seiner Polarisationsebene um

45°. Durch die phasendrehende Eigenschaft unterstützt die λ/4- Platte die Trennung von

hinlaufenden und reflektierten Lichtstrahlen im Polarisationsprisma. Der letzte Schritt, den

das Licht durchläuft ist die Sammellinse. Diese fokussiert das Licht zu ihrem endgültigen

Durchmesser von 0,8mm bevor sie in die Transparentschicht fällt.15

Nach dem Eintreffen und Reflektieren des Lichts, wird der Laserstrahl durch λ/4- Platte

wieder um 45° gedreht. Damit herrscht zwischen dem hinlaufenden und dem refelktierten

Licht eine Phasenverschiebung von 90°. So wird das Licht im Polarisationsprisma zum

Fotodetektor abgelenkt und damit von dem anderen Lichtstrahl getrennt. Der Fotodetektor

wandelt das modulierte und reflektierte Licht in elektrischen Strom um.16

So wird die Information von der CD ausgelesen und abgespielt.

3.6 Schluss mit der Theorie: Ein Rechenbeispiel

„Der Worte ist genug gewechselt, nun lasst mich endlich Taten sehen“, ist ein Zitat aus Faust

I, Vers 214 von Johann Wolfgang von Goethe. Dies werde ich auch tun. Die Maße, zum

Beispiel der Spurenabstand, lassen sich rechnerisch bestimmen. Hier folgendes Beispiel:

1.2 Zur Bestimmung des Spurenabstands einer CD wird diese in einem Versuch (Abbildung 7)

mit einem Laserstrahl der Wellenlänge λ= 650nm (in Luft) beleuchtet, der mehrere Spuren

trifft. Dabei werden folgende Werte für das erste Maximum gemessen: a= 17,8cm und e=

40cm

Berechnen Sie den Spurenabstand.17

14 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S.104 15 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S. 106 16 Vgl. Claus Biaesch-Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder, S.108 17 Vgl. Landesabitur 2009 Leistungskurs Physik: Beugung von Licht: 1.2

15

(Abbildung 7: Versuchsaufbau)

Dies ist der Zweite Teil der Ersten Aufgabe. Aus dem ersten Aufgabenteil ist klar, dass die

CD ein Reflexionsgitter darstellt und es sich hier um konstruktive Interferenz mit einem

Maximum unter einem Winkel α handelt, wenn Δs = k · λ , wobei k eine Variable ist, die

ganzzahlig sein muss, damit konstruktive Interferenz enstehen kann. Die Formel der

Winkelberechnung ergibt sich aus einer aussagekräftigen Skizze (Abbildung 8):

b· sin(α)= k · λ (b=Spurenabstand)

( Abbildung 8: Skizze)

16

Da man die Werte von a und e weiß, kann man den Winkel mit dem Tangens der Reflexion

ausrechnen:

tan(α)= a/e= 17,8cm/40cm → tan-1= α= 23,99°

Nun da wir den Winkel α ausgerechnet haben können wir mittels der Formel:

b· sin(α)= k · λ

den Spurenabstand b bestimmen, indem wir die Formel nach b umstellen. Da k ganzzahlig

sein muss, damit konstruktive Interferenz entstehen kann, wählen wir für k die Zahl 1, da die

Wellenlänge gleich bleiben muss.

b · sin(α)= 1 · λ

b= λ/sin(α)= 650nm/sin(23,99°) = 1,6µm

Somit ergibt sich ein Spurenabstand von 1,6µm.18

Dieser Wert ist auch der, den ich bei 2.4 für den Spurenabstand erwähnt habe und der bei der

Produktion als Maßgabe vorgeschrieben ist. Das ist der sichere Beweis, dass dieser Wert

stimmt.

18 Vgl. Landesabitur 2009 Leistungskurs Physik: Beugung von Licht: Lösungsvorschlag

17

4. Nachwort

Insgesamt ist zu dem Thema Compact Disc folgendes zu sagen:

Die Thematik war am Anfang sehr schwierig zu erarbeiten. Interferenz und generell das

Thema Licht haben wir im Unterricht noch nicht behandelt. Das hieß für mich, dass ich mir

das selbst beibringen musste. Doch mit Hilfe von einigen guten Internetquellen, von denen ich

auch die Empfehlung für das Buch „CD-Player und R-DAT- Recorder“ von Claus Biaesch-

Wiebke bekam, konnte man sich in das Thema hineinlesen und auch, mit den richtigen

Grundlagen der Physik, verstehen.

Mit Sicherheit war das Buch die nützlichste Quelle, nicht nur weil sie informativ, sondern

auch gut zu verstehen war. Das Schwierigste war es, die Physik zu verstehen. Doch die

Themen, wie Interferenz und Beugung von Licht, waren auf bestimmten Internetquellen sehr

gut erklärt. Besonders anschaulich war dabei ein Video, welches mir das

Doppelspaltexperiment näher gebracht hat (siehe Quellen). Das Doppelspaltexperiment hat

auch mein Interesse an der Quantenphysik verstärkt, was ich, bevor ich diese Arbeit schrieb,

nicht für möglich gehalten habe. Dadurch hat die Arbeit mit der Physik sehr viel Spaß

gemacht.

Die CD war für mich immer nur eine Scheibe, die irgendwie Musik abspielt. Andere, die ich

danach gefragt habe, hatten eine ähnliche Meinung. Sie hatten auch keinerlei Interesse, sich

mit diesem Thema auseinander zu setzen. Doch erst jetzt verstehe ich den Hintergrund und

die Funktionsweise dieses Speichermediums. Dass ein so alltäglicher Gegenstand eine so

interessante Physik hat, hat sich für mich endgültig bestätigt.

Ich hoffe, ich konnte mit dieser Arbeit Licht ins Dunkle bringen und die Funktionsweise der

Compact Disc verständlich dargestellen.

18

5. Fremdwortverzeichnis

Portables: tragbare Geräte

Frequenz- und Amplitudenverlauf (Frequenzgang): beschreibt den Zusammenhang

zwischen sinusförmigen Schwingungen.19

binäres Muster, hier: Zahlencode, der eine Nachricht in genau zwei Zahlen (0 und 1)

darstellt.20

Exzentrizität, hier: Abweichung von einem Mittelpunkt oder einer Symmetrie21

Fotolack: besteht aus Polymeren, wie Plexiglas und Lösungsmitteln. Fotolack wird zur

Produktion von Mikrostrukturen eingesetzt.22

galvanisches Verfahren: elektrochemische Abschneidung von metallischen Überzügen auf

Gegenstände.23

Matrizen, hier: ein Werkstoff, der aus zwei oder mehreren Materialien hergestellt wird.24

Wellenlänge: kleinster Abstand zweier Phasen einer Welle.25

Makralon: = Polycarbonat, ein Kunststoff.

Polarisation: Polarisation ein Welle: beschreibt die Richtung der Welle.26

19 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/A mplituden-Frequenzgang 20 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Bin% C3%A4r 21 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Exzentrizit%C3%A4t 22 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Fotolack

23 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Galvanotechnik#Galvanische_Verfahren

24 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Verbundwerkstoff, Weiterleitung Matrizen 25 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenl%C3%A4nge 26 Vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Polarisation

19

5.1 Einheitenverzeichnis

nm: nano-meter (10hoch-9)

µm: mikro-meter (10hoch-6)

λ: Wellenlänge (lambda)

6. Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: http://www.muenster.de/~asshoff/physik/cd/cdplayer.htm

Abbildung 2: Claus Biaesch- Wiebke: CD-Player und R-Dar Recorder, S. 82

Abbildung 3:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/Single_slit_intensity_distribution.png

Abbildung 4: Claus Biaesch- Wiebke: CD-Player und R-Dar Recorder, S. 103

Abbildung 5: Claus Biaesch- Wiebke: CD-Player und R-Dar Recorder, S.104

Abbildung 6: Claus Biaesch- Wiebke: CD-Player und R-Dar Recorder, S. 105

Abbildung 7: Landesabitur 2009, Leistungskurs Physik, Beugung von Licht: Material 2

Abbildung 8: Landesabitur 2009, Leistungskurs Physik, Beugung von Licht:

Lösungsvorschlag

20

7. Quellenverzeichnis

Buch: Claus- Biaesch Wiebke: CD-Player und R-DAT Recorder

Internetquellen:

http://www.w-akten.de/themaderwoche/20jahrecd.phtml

http://www.muenster.de/~asshoff/physik/cd/cdplayer.htm

http://referate.mezdata.de/sj2003/cd_thomas-ley/ausarbeitung/geschichte.html

http://de.wikipedia.org/wiki/Interferenz_%28Physik%29

http://www.svenwienstein.de/HTML/beugung.html

http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelspalt

http://www.youtube.com/watch?v=8j-LA6As7mw#

Landesabitur 2009, Leistungskurs Physik, Beugung von Licht

http://de.wikipedia.org/wiki/Amplituden-Frequenzgang

http://de.wikipedia.org/wiki/Bin%C3%A4r

http://de.wikipedia.org/wiki/Exzentrizit%C3%A4t

http://de.wikipedia.org/wiki/Fotolack

http://de.wikipedia.org/wiki/Galvanotechnik#Galvanische_Verfahren

http://de.wikipedia.org/wiki/Verbundwerkstoff

http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenl%C3%A4nge

http://de.wikipedia.org/wiki/Polarisation