Exphys1_Quiz20

Interferenz am Doppelspalt oder Gitter

• kann benutzt werden, um den Spaltabstand bei bekannter Wellenlänge zu bestimmen und andersrum

• führt nur zu Minima, wenn der Spaltabstand größer als die Wellenlänge des Lichts geteilt durch die Anzahl der Spalte ist

• führt für blaues Licht (λ≈400nm) zu weiter auseinander liegenden Maxima als für rotes Licht (λ≈700nm)

• ist nur mit der Wellennatur von Licht erklärbar

Die Intensität von Strahlung

• ist die abgestrahlte Energie pro Fläche 

• ist die Leistung, die pro Flächeneinheit auftrifft

• ist proportional zum Amplitudenquadrat der elektrischen Feldstärke

• ist proportional zur Amplitude der Welle

Die Intensität hinter einem Doppelspalt

• ist im zeitlichen Mittel halb so groß wie im Maximum (wegen der cos²- Abhängigkeit)

• ist im Maximum viermal so groß wie für einen Spalt

• ist unabhängig vom Gangunterschied zwischen den beiden Teilstrahlen

• ist zeitlich konstant und variiert nur mit dem Ort (dem Winkel)

Die Amplitude

• von Kugelwellen nimmt mit 1/r² ab

• von Oberflächenwellen nimmt mit 1/r ab

• ist proportional zum Quadrat der Intensität

• von eindimensionalen Wellen (z.B. Seilwelle) ist konstant

• nimmt für Oberflächenwellen langsamer ab als für Kugelwellen

Das Huygens’sche Prinzip

• gilt nur für Kugelwellen

• besagt, dass jeder Punkt im Raum Ausgangspunkt einer neuen Welle mit gleicher Frequenz und gleicher Phase ist

• besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront als Ausgangspunkt einer neuen kugel- bzw. kreisförmigen Welle betrachtet werden kann

• besagt, dass die neue Lage der Wellenfront sich durch Überlagerung (Superposition) aller (von der aktuellen Wellenfront ausgehenden) Elementarwellen im Abstand von einer Wellenlänge ergibt

• ergibt für die Reflexion von Strahlung, dass Einfalls- und Ausfallswinkel gleich groß sein müssen

Ein Gitter (Mehrfachspalt mit N Spalten im Abstand d)

• hat für die „übernächsten Nachbarn“ den vierfachen Gangunterschied wie für die „nächsten Nachbarn“

• erzeugt durch die Überlagerung aller Teilstrahlen ein Interferenzmuster mit unendlich vielen Hauptmaxima

• erzeugt nur für Wellenlängen λ < d ein 1. Maximum neben dem 0. Hauptmaximum

• erzeugt auf einem Schirm eine Intensitätsverteilung mit Haupt- und Nebenmaxima, die neben dem Gitterabstand d auch von der Spaltbreite abhängt

• Sie ergibt sich aus dem Betragsquadrat der Summe der Amplituden der Teilstrahlen.

• Sie berücksichtigt die Gangunterschiede aller Teilstrahlen.

• Sie ist bei α = 0 nicht berechenbar.

• Sie wird maximal, wenn sowohl sin(nx) als auch sinx Null sind.

• hat bei x=0 (d.h. α=0°) ein unendlich großes Hauptmaximum (wegen 1/sin(0°))

• hat bei x=0 (d.h. α=0°) ein Hauptmaximum, mit n²-facher Intensität der Intensität eines Spalts

Die Intensitätsverteilung eines Gitters (mit n Spalten im Abstand d)

• hat mit zunehmender Spaltanzahl n immer breitere Hauptmaxima

• hat für größere Wellenlängen mehr Hauptmaxima

• hat für größere Wellenlängen weniger Hauptmaxima