Hanbury Brown-Twiss-Effekt

In den 1950er Jahren entwickelten Robert Hanbury Brown und Richard Twiss ein Experiment zur genauen Messung des Winkeldurchmessers ${\displaystyle \theta }$ von Sternen. Dazu zeichneten sie den Photostrom, der proportional zur Lichtintensität des Sterns ist, in zwei Photodetektoren auf und verglichen die Ströme zeitversetzt miteinander. Sie korrelierten die Ströme, bzw. interferierten die Lichtintensitäten. Mit zunehmendem Zeitversatz nahm die Übereinstimmung ab. Sie wiederholten diese Korrelationen mit zunehmendem seitlichen Versatz der Empfänger senkrecht zur Empfangsrichtung. Abhängig von der transversalen Kohärenzlänge ${\displaystyle l_{\mathrm {c} }}$ verschwindet die Korrelation der Signale.

Das so aufgebaute Intensitätsinterferometer von Robert Hanbury Brown und Richard Twiss misst damit die transversale Kohärenzlänge ${\displaystyle l_{\mathrm {c} }}$ des Strahlungsfeldes und erlaubt so die Bestimmung des Winkeldurchmessers ${\displaystyle \theta }$ von Sternen

${\displaystyle l_{\mathrm {c} }={\frac {\lambda }{2\pi \theta }}\qquad \Rightarrow \qquad \theta ={\frac {\lambda }{2\pi l_{\mathrm {c} }}}\,,}$

wobei ${\displaystyle \lambda }$ die Beobachtungswellenlänge ist. Der Hanbury Brown-Twiss-Effekt tritt als Korrelation der Photoströme auf, die räumlich getrennte Photodetektoren von der Lichtintensität einer einzelnen hellen Lichtquelle empfangen.

1. ↑ Szenoramen oder was Goldfinger mit Licht und Quanten zu tun hatte
2. ↑ R. Hanbury Brown & R. Q. Twiss: A Test of a New Type of Stellar Interferometer on Sirius. In: Nature volume. Band 178, 1956, ISSN 0003-3804, S. 1046–1048, doi:10.1038/1781046a0 (nature.com [abgerufen am 21. September 2024]). 
3. ↑ Meschede, Dieter: Optik, Licht und Laser. 3. Auflage. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0143-2, S. 472.