• Entfernung zwischen Spiegel und Skala: L = 7,223 m
  (Lichtzeigerlänge)

• Abstand der Mittelpunkte von großer und kleiner Kugel: b = 47 mm
  (bei Nullage des Torsionspendels)

• Abstand der kleinen Teilstriche auf der Skala:    1 cm

• Abstand der großen Teilstriche auf der Skala:  10 cm

• maximal auf der Skala optoelektronisch erfassbarer
  Lichtmarkenabstand: ΔS_max = (+32) - (-32) cm = 64 cm

Eine Kurzanleitung zur Anordnung und Durchführung unseres Online-Versuchs können Sie hier herunterladen.

Der an dem Torsionsfaden befestigte Hohlspiegel dient zusammen mit dem Licht­zeiger­system als Lichthebel. Eine relativ kleine Drehung des Torsions­pendels bewirkt eine relativ große Positions­än­derung sowohl des Lichtzeigers als auch der Lichtmarke. So wird selbst die kleinste Bewegungs­änderung des Torsionspendels insbesondere wegen des relativ langen Lichtzeigers auf der Skala angezeigt als deutlich sichtbare Verschiebung der Lichtmarke. Der Nachteil liegt auf der Hand: Selbst kleinste mechanische oder thermodynamische Er­schüt­terungen führen zu einer spürbaren Positions­änderung der Licht­marke.

Zur Wirkungsweise des Lichthebels: Das Lasermodul ist unter der Ver­bin­dungs­geraden zwi­schen Spiegel­zentrum und der Oberfläche der Skala so an­geordnet, dass der Laserstrahl bei Nulllage des Torsionspendels (in Bild 1 ge­strichelt dargestellt) ge­nau senkrecht auf den Spiegel­mittel­punkt auftrifft. Daher beträgt in dieser Position der horizontale Einfallswinkel des Laserstrahls auf die Spiegeloberfläche β = 0° und der Aus­falls­win­kel β' des reflek­tierten Laserstrahls, der hier als Lichtzeiger dient, beträgt gemäß dem Reflexionsgesetz ebenfalls 0°.

Dreht sich das Torsionspendel um den Winkel φ, so dreht sich um den gleichen Winkel auch der an dem Faden befestigte Hohl­spiegel und mit diesem wie­derum die in dessen Zentrum senkrecht auf­tref­fende optische Achse (Bild 1). Damit ändert sich zugleich auch der Einfallswinkel β des Laserstrahls auf die Spiegeloberfläche von β = 0° auf β = φ und ge­mäß dem Reflexiongesetz der Aus­falls­winkel des als Licht­zeiger dienenden reflek­tierten Laser­strahls von β' = 0° auf β' = φ. Demnach dreht sich der Lichtzeiger insgesamt um den Winkel β + β ' = 2 · β und da β = φ um den Winkel 2 · φ, d.h. der Drehwinkel des Lichtzeigers ist doppelt so groß wie der des Tor­sions­pendels. Da der Lichtzeiger zudem relativ lang ist (L = 7,223 m), bewirkt eine geringfügige Positions­änderung der Kugeln des Torsionspendels einen sehr viel größeren Ausschlag der Lichtmarke auf der Skala. So führt bei­spiels­weise eine Verschiebung der Pendelkugeln um 1 mm zu einem Positionsänderung der Lichtmarke von etwa 320 mm. Wegen dieser optischen Verstärkerwirkung wird dieser Effekt als Lichthebel bezeichnet.

Hier geht's weiter mit der Bestimmung der Gravitationskonstanten G.