Exphys1_Quiz21

Interferenz am Vielfachgitter

• ein ebenes Kreuzgitter erzeugt ein regelmäßiges Punktmuster (Hauptmaxima), bei dem die Abstände in x- und y-Richtung von den Spaltgrößen abhängen

• ein Raumgitter erzeugt nur dann ein Interenzmuster, wenn die Gitterpunkte verschiedener Gitterebenen in Strahlrichtung genau hintereinander liegen

• Maxima erscheinen unter einem Winkel 2α (α aus Bragg-Bedingung) zum einfallenden Strahl

Beugung

• ist die Ausbreitung einer Welle in Raumbereiche, die auf geradem Weg durch das Hindernis versperrt wären

• gibt es nur am Doppelspalt oder Gitter

• tritt nur bei optischen Wellen auf

• entsteht, wenn die Spaltbreite/Blendenöffnung in derselben Größenordnung ist wie die Wellenlänge

• ist für grünes Licht weniger ausgeprägt als für blaues

Die Intensität hinter einem Spalt (Breite b)

• ist an einem Ort durch die Phasendifferenz der Teilbündel des Strahls bestimmt

• hat mehr Maxima für größeres λ

• zeigt immer ein Minimum (destruktive Interferenz)

Die Intensität hinter einem Spalt (Breite b)

• hat ein Hauptmaximum um 0°, dessen Breite linear abnimmt, wenn man b verkleinert (bei gleichem λ)

• hat ein Hauptmaximum bei α=0, das nur geringfügig höher ist als die nächsten Maxima

Die Beugungsgrenze

• bestimmt das Auflösungsvermögen von optischen Instrumenten, d.h. ob man nahe beieinanderliegende Objekte voneinander unterscheiden kann

• bestimmt die Vergrößerung von Objekten im Mikroskop/Teleskop, d.h. ob man sie überhaupt abbilden/erkennen kann

• ist für kurzwelligere Strahlung größer

• ergibt sich daraus, dass der Mindestabstand zweier Objekte gleich dem Abstand des ersten Minimums vom Zentrum des Beugungsmusters ist

Stehende Wellen

• gibt es nur für eindimensionale Wellen (z.B. Seilwellen)

• gibt es nur für transversale Wellen

• können nur mit großem technischem Aufwand erzeugt werden

• können als Überlagerung zweier gegenläufig fortschreitender Wellen gleicher Frequenz und gleicher Amplitude aufgefasst werden

• entstehen beispielsweise bei Reflexion an einem Hindernis

Stehende Wellen

• haben zeit- und ortsfeste Bäuche

• haben zeit- und ortsfeste Knoten, z.B. an den Rändern eines Resonators

• die Auslenkung an den Bäuchen ist immer die 2-fache Amplitude der Einzelwelle

• können sich nur ausbilden, wenn die Länge eines Resonators ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist („Eigenfrequenz“)

Stehende Wellen sind erwünscht in

• Hohlraumresonatoren, z. B. in Teilchenbeschleunigern

• der quantenmechanischen Erklärung des Wasserstoffatoms

• Saiteninstrumenten, aber nicht in Blasinstrumenten

• an den Wänden von Konzertsälen

• Lasern (optischer Resonator)