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Grundwissen

Licht als Welle

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Im Wellenmodell wird Licht als Welle angesehen - ähnlich wie Wasser- oder Schallwellen.
  • Jeder Ort einer Wellenfront ist dabei Ausgangspunkt einer neuen Elementarwelle mit gleicher Geschwindigkeit und Frequenz.
  • Beugung und Interferenz am Doppelspalt können im Wellenmodell erklärt werden.
Aufgaben Aufgaben

Elementarwellen-Prinzip von Huygens

Christiaan Huygens gilt als einer der Väter der Wellenvorstellung vom Licht (Wellenoptik). In seinem Modell der "Elementarwellen" breiten sich Lichtwellen ähnlich wie Schallwellen in Luft aus. Auch können den Lichtwellen entsprechende Eigenschaften wie Amplitude oder Wellenlänge zugeordnet werden. In dem Modell können anschaulich und mit wenigen Annahmen die Erscheinungen Reflexion, Brechung und Beugung erklärt werden.

Doppelspaltversuch von Young

Eine starke Stütze für die Wellenoptik waren die Interferenzversuche von Thomas Young von denen der Doppelspalt-Versuch am bekanntesten ist und in der Schule am meisten "strapaziert" wird. Tatsächlich wurde die Interferenz schon von Grimaldi bei der Beugung an kleinen Objekten entdeckt. Auch Young begann seine Experimente zunächst nicht mit dem Doppelspaltversuch.

intens_doppel_wellenmodelllicht_gru_0.gif Joachim Herz Stiftung

Beim Doppelspaltversuch ließ Young das Sonnenlicht durch ein kleines Loch im Fensterladen in das abgedunkelte Zimmer treten. Der so entstandene Lichtkegel trifft auf zwei enge, parallel ausgerichtete Spalte (Spaltbreite z.B. 0,10 mm) deren Spaltmitten den Abstand (z.B. 0,25 mm) besitzen. Hinter dem Doppelspalt konnte auf einem Schirm eine Intensitätsverteilung des Lichtes festgestellt werden, wie sie qualitativ in dem nebenstehenden Bild dargestellt ist.

Argument für das Wellenmodell

Mit der Elementarwellentheorie von Huygens, die nun nicht nur auf Wasser- oder Schallwellen, sondern auch auf Licht angewandt wurde, konnte die Intensitätsverteilung auf dem Leuchtschirm erklärt werden. Mit der Korpuskulartheorie von Newton, bei dem Licht als ein Strom kleiner (klassischer) Teilchen aufgefasst wird, kann dies nicht erklärt werden. Dies ist ein Grund, warum sich die Ideen von Huygens trotz der Dominanz des großen Gelehrten Isaac Newton im Laufe der Zeit immer mehr durchgesetzt haben.

Doppelspaltversuch in Wellen- und Teilchenmodell

In der folgenden Animation sind die Ergebnisse des Doppelspaltversuchs zusammengestellt, wie man sie nach Newton bzw. Huygens erwartet.
Wie man sich das Zustandekommen der Maxima und Minima beim Wellenmodell erklärt, können Sie den Animationen auf der Seite Beugung und Interferenz entnehmen.
Die quantitative Behandlung des Doppelspalts finden Sie auf der folgenden Seite.

Aufbau, Durchführung und Beobachtungen des Doppelspaltversuchs mit Wellen und Teilchen

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