Rillenabstand auf CD und DVD

Ähnlich wie bei einer Schallplatte, sind die Daten auf CD und DVD auf einer kreisförmigen Platte gespeichert und werden mit einem Sensor abgetastet. Dabei rotieren Schallplatte, CD und DVD.

Zu den Unterschieden gibt es am Ende der Seite eine Übersicht. 

Bei der Schallplatte können wir die die Rillen erkennen. Gibt es diese Rillen auch auf CD und DVD?

Mit bloßem Auge sind keine Rillen zu erkennen. Wir können auf der Oberfläche aber verschiedene Farbspektren erkennen, die je nach Lichteinfall variieren.

Während beim Plattenspieler die Informationen über die “Nadel” abgerufen werden, erfolgt die Abtastung der CD mit einem Laser.

Wie bei der Schallplatte, sind die Informationen auf der CD in einer Spirale gespeichert. Zwischen den benachbarten Bahnen der Spirale befinden sich Rillen. Die Oberfläche einer CD erfüllt also eine Gitterstruktur. Da sich auf der Rückseite der CD eine Reflektierende Schicht befindet, wird der Strahl reflektiert. Die CD stellt also ein Reflexionsgitter dar.

zum Experiment

Der experimentelle Aufbau entspricht der Grafik. 

Der Laser Strahl wird auf die CD gerichtet. Auf der Rückseite der CD wird der Laserstrahl reflektiert und trifft auf die Rillenstruktur der CD. Diese Rillenstruktur entpicht einem kreisförmig angeordnetem Gitter. Das von der Rückseite der CD reflektierte Licht wird gebeugt. Die Interferenzmaxima können wir auf dem Schirm erkennen.  

Wir markieren die Maxima und messen die Abstände dk sowie den Abstand von der CD zum Schirm.

Mit der bereits hergeleiteten Formel {g = \frac{\lambda}{\sin\left[\arctan\left(\frac{d_{k}}{a}\right)\right]}}

Der Laser hat eine Wellenlänge von  λ=633 nm

Messwerte: a = 20 cm; d1, links = 8,1 cm;  d1, rechts = 8,5 cm;   d1 = 8,3 cm  

Das es bei der Projektion der Interferenzmaxima zu  leichten Verzerrung kommen kann, wird der Abstand der beiden Interferenzmaxima 1. Ordnung ermittelt und durch 2 geteilt.

Ergebnis: Der Rillenabstand wurde experimentell mit 1,6 µm bestimmt. 

Normwert für den Rillenabstand: (1,6±0,1) µm  //Norm IEC 908

Alternativ können wir das Experiment auch mit einer LED statt mit einem LASERS durchführen. Dabei müssen aber einige Adaptionen am Experiment vorgenommen werden. Da die LED vergleichsweise lichtschwach ist, sollte das Experiment im abgedunkelten Raum erfolgen.

… weiter in Arbeit …

Aufbau der CD

Aufbau: Die Basis der CD bildet eine Polycarbonatschicht, die der CD Form, Stabilität und Schutz verleiht. Auf diese Polycarbonatschicht wurde eine sehr dünne Aluminiumschicht aufgedampft. Die Aluminiumschicht hat eine Dicke von ca. 100 nm. Zum Schutz der Aluminiumschicht, befindet sich darüber eine Lackschicht.

Datenspeicherung

Die Daten der CD werden in den Spuren gespeichert. Das passiert in den sogenannten Pits (Gruben, Vertiefungen) und Lands (Steg, Boden).

Die Wechsel Pit → Land oder Land → Pit stellen die Informationen dar. Dabei steht jeder Wechsel für eine 1, kein Wechsel für eine 0. Daher sind die Längen der Pits und Lands auch unterschiedlich. 

Weitere Infos zur  Kodierung der Daten auf einer CD 

Vergleich - Schallplatte - CD - DVD

weitere Vergleiche zu anderen Formaten wie HD DVD und Blu-ray Disc

(*) Quelle : https://www.itwissen.info/CD-Laufwerk-CD-drive.html

(**) 33 1/3 am häufigsten, es gibt auch Schallplatten, die mit Geschwindigkeiten von 25 U/min und 45 U/min abgespielt werden

(3*) Rechnung:

Durchmesser der Schallplatte:    dSchallpl = 30,45 cm;  rSchallpl  = 15,23 cm

Bespielter Radius auf der Schallplatte:  raktiv = 10 cm

Anzahl der Rillen:  Spielzeit · Umdrehungen / Minute

                                            25 min · 33,3 u/min = 830 Umdrehungen

Eine Schallplatte dreht sich pro Seite ca. 830-mal. Damit hat sie 830 Rillen. Die Rillen verteilen sich auf einem Radius von ca. 10 cm

10 cm : 830 = 0,012 cm = 120 µm

Historie der Schallplatte

  • Welche Anpassungen müssen wir am Experiment vornehmen, um den Rillenabstand einer DVD zu bestimmen? 
  • Berechnung des Rillenabstands einer DVD auf Basis des Datenvolumens
  • Warum erscheint die Oberfläche einer Blu-ray grau glänzend und nicht farbig?