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Wie funktioniert eine CD?

Wie eine CD funktioniert, kann einem jeder erklären: Mit einem Laserstrahl wird die Oberfläche der CD abgetastet, in der die Daten gespeichert sind. Das Auslesen erfolgt also berührungslos, ein deutlicher Vorteil zu alten Speichermethoden. Ganz schlaue Leute werden dann noch erklären, dass Höhen und Vertiefungen auf der CD sind, die Null und Einsen, einen Binärcode darstellen.

Fragt man dann aber noch genauer nach, weiß keiner so recht die Antwort: Wie unterscheidet der Computer pits und lands, wie die Höhen und Vertiefungen genannt werden?

In der Grafik kann man den schematischen Aufbau einer CD erkennen. Der Laserstrahl, der von unten auf die CD trifft, fällt durch eine lichtdurchlässige Schicht Polycarbonat. Die Wellenlänge verringert sich dabei von 780 nm auf nur noch 500 nm.

An der Aluminiumschicht wird der Strahl reflektiert und schließlich detektiert mit einer Photodiode. Fällt der Strahl, der ja eine endliche Ausdehnung hat, auf den Übergang zwischen pit und land (oder umgekehrt) so kommt es zu destruktiver Interferenz: Da die Höhe des lands genau ein Viertel der Wellenlänge beträgt, ist der Laufzeitunterschied nach der Reflektion genau ein halb, die beiden Teile des Strahls löschen sich dann gegenseitig aus. Somit fällt für einen Moment kein Licht auf die Diode, dies wird als „1“ gewertet.

Die Codierung der Daten-Bits erfolgt dabei in so genannten channel-bits, aber das steht auf einem anderen Blatt. In meiner Hauptquelle, die mir sehr beim Verständnis geholfen hat, steht hierzu für interessierte Leser genaueres.

(Die Grafik enstand in eigener Arbeit, angelehnt an eine Wikimedia-Grafik unter CreativeCommons-Lizenz.)

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