Laserstrahlung: Effekt der Verkippung eines Spiegels

Definiere Verkippen. Du arbeitest hier mit 2 Rotationen im Raum, ohne die Rotationsachsen ist das nicht eindeutig.
Je nachdem wie das ganze konstruiert ist lautet die Antwort auf die Frage ja oder nein.

Formeltechnisch:
Prinzipiell sind's einfach zwei Rotationen hinternander. Daraus bekommst du eine Transformationsmatrix für die gesamte und solltest damit einfach den Normalenvektor der Spiegelebene verdrehen können. Damit kann man dann direkt die Spiegelung und Auftreffpunkt ausrechnen.

Irgendwie verstehe ich nicht ganz was du meinst....du reflektierst einen laser, der danach auf eine fläche trifft, die parallel zum noch nicht reflektierten strahl ist...wie willst du jetzt den spiegel kippen? ist doch eigentlich nur strahlensatz in x und y richtung..aber das ist denke ich nicht deine frage, das wär zu einfach.

Eine Zeichnung würde das ganze vereinfachen...

Hab das mal aufgezeichnet:

Dich interessiert die Auslenkung d. Da rechtwinkliges Dreieck gilt für den Winkel beta.

Müssen also nun an den Winkel beta kommen. Allgemein gilt bei Reflexion: Einfallswinkel=Austrittwinkel und wir kommen auf:

Die zusätzliche Auslenkung aus der Initiallage berechnet sich dann entsprechend aus
Das ganze nun noch ineinander einsetzen und sofern konkrete Werte gegeben sind ausrechnen.

Sofern man den Spiegel nur um eine Achse dreht (spricht der Normalenvektor der Spiegelebene rotiert nur in der xz-ebene) bleibt die y-koordinate unverändert.

Jo das war auch mein erster gedanke...aber ich glabe, das ist nicht das was OP sucht, er will ja irendwie einen versatz in y-richtung haben.

Original von Paty17
Hab das mal aufgezeichnet:

Dich interessiert die Auslenkung d. Da rechtwinkliges Dreieck gilt für den Winkel beta.

Müssen also nun an den Winkel beta kommen. Allgemein gilt bei Reflexion: Einfallswinkel=Austrittwinkel und wir kommen auf:

Die zusätzliche Auslenkung aus der Initiallage berechnet sich dann entsprechend aus
Das ganze nun noch ineinander einsetzen und sofern konkrete Werte gegeben sind ausrechnen.

Sofern man den Spiegel nur um eine Achse dreht (spricht der Normalenvektor der Spiegelebene rotiert nur in der xz-ebene) bleibt die y-koordinate unverändert.

Genau einfach nach der Skizze den Spiegel um die x-Achse drehen, dann müsste genau das passieren was OP fordert. Denke ich.

Alpha ist quasi die Variierung des Nickwinkels um den Laserauftreffpunkt in y zu verlagern, muss der Gierwinkel geändert werden.

Hier sind die Skizzen in verschiedenen Ansichten: Es geht um einen Versatz in Y-Richtung, wenn ich den Spiegel so verstelle, dass der Strahl auf der angestrahlten Ebene in X-Richtung wandert. Ich habe so nebenher im Gespräch aufgeschnappt dass ich dabei einen Versatz auch in Y-Richtung bekomme, also der Strahl quasi nicht waagerecht wandert. Das kann ich jedoch nicht nachvollziehen. Angeblich hat es damit zu tun, dass der Spiegel nicht um seine Mittelachse gekippt wird, was ich ebenfalls nicht nachvollziehen kann. Daher hab ich auch Fotos des Spiegels gemacht (wie in der Draufsicht gezeichnet), einmal unverkippt, einmal verkippt. Danke für eure Bemühungen mich da weiter zu bringen!

Ja das ist so wie gesagt. Sobald du den geneigten Spiegel verkippst, bewegst du den ja auch ein wenig nach unten. Besser wäre es, wenn die Reihenfolge der Rotationen andersrum wäre.

Je nachdem wie du das angehen willst, würde ich einfach mal die Mathematik dazu aufstellen. (Alternativ einfach aufbauen und beobachten, wie der Strahl sich bewegt) Das ist nicht wirklich schwierig. Du hast zwei Rotationsmatrizen. Je einmal die Verkippung um die Achsen. Wichtig ist es die Reihenfolge richtig rum zu definieren. Dann bekommst du die Gesamtrotationsmatrix und kannst die Spiegelnormale (ohne alles die z-Achse) darum drehen.

Ausprobieren und Beobachten geht leider nicht ohne weiteres, da der Strahl unsichtbar ist und fast alles in Brand steckt/durchbohrt ♦

die Rotationen zu vertauschen geht leider auch nicht, der Spiegel ist fix montiert und lässt sich nur wie in den beiden Bilden verkippen.

Mit (Rotations-)matritzen kenn ich mich leider nicht aus und glaube auch nicht dass ich es hinbekommen würde mein Problem in Matrizen zu übertragen und damit zu lösen. Kann mir da jemand helfen? Der Abstand vom Spiegel zur bestrahlten Ebene ist etwa 25 cm Wie weit, abhängig vom Verkippungswinkel, wandert der Strahl dabei auch nach unten? Bin so dankbar für jede Hilfe!!

Du musst ja irgendwas über die relative Verkippung des Spiegels wissen, z.B. 5° Verkippung in x-Richtung bewirkt 1° in y-Richtung. Wenn du das weißt kannst du es ja analog zu Paty17s Lösung rechnen.

Wie kommt es, dass du an so nem Aufbau rumjustieren darfst, wenn du das offensichtlich noch nicht so oft gemacht hast? Keiner dabei der sich sonst damit auskennt und dir das zeigen kann?

Der Spiegel hat zwei Schrauben, damit sollte man (wenn der Strahl den halbwegs mittig trifft) auch gut nen Versatz in nur eine Richtung hinkriegen. Aber nicht, wenn du nur an einer Schraube drehst. Wie man da genau rumfingern muss lernt man leider nur mit der Zeit.
Dein größeres Problem dürfte werden, dass du zwar den Auftreffpunkt verändern kannst, damit aber automatisch auch den Winkel des Strahls verändert. Wenn dich das nicht stört: Prima. Wenn doch brauchst du noch nen zweiten Spiegel, damit kannst du dann nen Aufbau basteln, mit der du Strahlposition und Winkel gleichzeitig justieren kannst.

Ausprobieren und Beobachten geht leider nicht ohne weiteres, da der Strahl unsichtbar ist und fast alles in Brand steckt/durchbohrt

Nochmal die Frage.... No offense, aber warum darfst du in dem Fall da überhaupt so einfach ran? Das Zeug ist schon nicht ohne... Und solche Justagesachen macht man schon mal gar nicht bei voller Leistung! Bitte frag da jemanden, der sich mit dem Zeug auskennt, in jedem mir bekannten Aufbau dieser Optikwelt ist irgendwo was zur Leistungsregulierung drin.
Wenn dich die Unsichtbarkeit stört (IR, nehme ich an?): Die Grobjustage kriegt man schon mal sehr gut mit nem Justierlaser hin, irgend ne kleine rote Laserdiode habt ihr bestimmt noch rumliegen. Nachdem das aber schon grob zu stehen scheint kannst dir den Schritt auch sparen und dich stattdessen mit IR-Viewern und Detektorkarten anfreunden...

Moment mal, das ist mir ja gerade erst bewusst geworden: Das Zeug soll nur einmal eingestellt werden? Dann würd ich's auf jeden Fall so machen wie sarc gesagt hat, statt da alles auszurechnen.

Wir schwenken die Laser halt wild im Raum rum, da sollte man sich die Transformationen berechnet haben, sonst stimmt da gar nichts mehr.