Optik

Beugung und Interferenz

Beugung und Interferenz - Einführung

  • Kommt Licht um die Ecke?
  • Licht + Licht = Dunkelheit?
  • Wie misst man die Wellenlänge von Licht?

Beugung und Interferenz - Einführung

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Beugung ist die Ablenkung einer Welle an einem Hindernis.
  • Konstruktive Interferenz bedeutet eine Verstärkung.
  • Destruktive Interferenz bedeutet eine Auslöschung.

Der Begriff "Beugung"

Beugung von Wasserwellen
Abb.
1
Beugung von Wasserwellen an einem Spalt

Als Beugung bezeichnet man die Ablenkung einer Welle an einem Hindernis. Beugung tritt dabei sowohl bei mechanischen Wellen, wie z.B. Wasserwellen, auf als auch bei elektromagnetischen Wellen wie Licht.

In Abb. 1 trifft eine ebene Wasserwelle auf einen schmalen Spalt. Die Wasserwellen werden am Spalt gebeugt, also abgelenkt und breiten sich hinter dem Spalt kugelförmig aus. Die Beugung wird dabei neben der einfallenden Welle vor allem von der Art und Form des Hindernisses, auch Beugungsobjekt genannt, beeinflusst.

Der Begriff "Interferenz"

Die Überlagerung von Wellen wird als Interferenz bezeichnet. Dabei sind zwei Fälle von besonderer Bedeutung: konstruktive Interferenz und destruktive Interferenz. Bei konstruktiver Interferenz verstärken sich die einzelnen Wellen, bei destruktiver Interferenz löschen sich die Wellen gegenseitig aus.

Beispiele

Interferenzerscheinungen können in der Regel ebenfalls bei allen Wellenphänomenen auftreten, zum Beispiel bei Wasserwellen, Schallwellen oder auch bei Licht. Bei Licht führt konstruktive Interferenz zu verstärkter Helligkeit, destruktive Interferenz zu Dunkelheit. Bei Schall führt konstruktive Interferenz zu höherer Lautstärke, destruktive Interferenz zu Stille.

Bedingungen

Damit konstruktive oder destruktive Interferenz zwischen den Wellen auftritt, müssen die Wellen einen bestimmten Gangunterschied \(\Delta s\) besitzen.

Bedingung für konstruktive Interferenz (Verstärkung): \[\Delta s = k \cdot \lambda  \;;\;k \in \left\{ {0;\;1;\;2;\;3;\;...} \right\}\]

Bedingung für destruktive Interferenz (Auslöschung): \[\Delta s = (k + \frac{1}{2}) \cdot \lambda  \;;\;k \in \left\{ {0;\;1;\;2;\;3;\;...} \right\}\]

Hinweis: Bei nahezu allen folgenden Versuchen schafft man durch einen "Trick" aus einer Lichtquelle zwei Lichtquellen, deren Licht kohärent ist.

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