Der Doppelspaltversuch mit Licht: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 30. November 2012, 22:42 Uhr

Erster Versuch: Doppelspaltversuch mit dem Licht einer Glühlampe

Doppelspalt mit Mikrowellen

Erster Aufbau

Wir "wissen" irgendwoher, dass Licht eine Welle, genauer einer elektromagnetische Welle ist. Also sollte man mit Licht auch die typischen Welleneigenschaften der Beugung und der Interferenz zeigen. Licht sollte also in den geometrischen Schattenraum eindringen können und die Überlagerung zweier Lichtwellen sollte je nach Situation hell oder dunkel sein.

Da wir den Doppelspaltversuch schon mit Mikrowellen durchgeführt haben, ersetzen wir einfach den Mikrowellensender durch eine Glühlampe.

Erste Beobachtung

Das Ergebnis ist enttäuschend: Man sieht einfach den Schatten der Aluplatten an der Wand. Von Beugung und Interferenz keine Spur!

Erstes Ergebnis

Eigentlich ist das Ergebnis nicht überraschend. Denn uns ist geläufig, dass der Schatten von Gegenständen, wie unserer Hand einen mehr oder weniger scharfen Schatten bilden. Interferenzmuster haben wir da noch nie gesehen.

Das kann eigentlich nur daran liegen, dass der Doppelspalt zu groß ist. Wahrscheinlich ist die Wellenlänge des Lichtes viel kleiner als die der Mikrowellen. Daher muss auch der Spalt kleiner sein!

Versuch: Der Schatten eines Haares

Erster Aufbau

Wesentlich kleiner als der Doppelspalt für die Mikrowellen ist ein menschliches Haar. Es ersetzt die mittlere Aluplatte. Das Licht kann nur rechts oder links vorbei.

Wir halten uns ein Haar unmittelbar vor das Auge und schauen in die Glühbirne. Das Lämpchen darf dabei nicht zu nahe sein (min. 2m) und es sollte ansonsten im Raum dunkel sein.

Beobachtung

Ausserhalb eines hellen Lichtflecks sehen wir wieder zwei Lichtstreifen, die von dem Lämpchen auszugehen scheinen. Die Lichtstreifen sind senkrecht zur Ausrichtung des Haares. Die Lichtstreifen sind in regelmäßigen Abständen dunkel und farbig.

Zweiter Aufbau

Wir halten ein Haar in den Lichtstrahl eines Lasers und betrachten uns den "Schatten" an der Wand.

Beobachtung

Wir sehen wieder einen Lichtstreifen senkrecht zum Haar. Der Streifen ist in regelmäßigen Abständen hell und dunkel, diesmal aber nur rot.

Wir messen folgende Größen mit Mikrometerschraube und Lineal:

Dicke des Haares: 0,05 mm
Abstand Haar-Wand: 1 m
Abstand Mitte des Musters - 2. dunkle Stelle: 1,8 cm

Erklärung

Das Phänomen ist genauso wie die Interferenz von Schallwellen oder von Mikrowellen zu interpretieren.

Offensichtlich dringt das Licht von beiden Seiten des Haares in den Schattenraum ein. Die Lichtwellen beider Seiten überlagern sich hinter dem Haar. Es kommt zu konstruktiver und destruktiver Interferenz.

Bemerkenswert ist dabei, dass das Licht auf einer Strecke von nur einem Meter bis zu mehreren Zentimetern von der geradlinigen Ausbreitung abweicht!

Nur die bunten Abschnitte in den Lichtstreifen bei der Glühbirne sind noch zu erklären.

Es gibt mehrere Animationen mit denen man den Doppelspaltversuch selbst ausführen kann.

Versuch: Ein Doppelspalt

Aufbau

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  Bild 1

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Beobachtung

Erklärung

Links

• Animation: Doppelspalt Farbe und Spaltabstände variabel (Walter Fendt)
  • Animation: Doppelspalt Farbe, Spaltabstand und Spaltbreite variabel (Surendranath B.)
  • Animation: Mehrfachspalte Farbe, Spaltabstand, Spaltbreite und Anzahl der Spalte einstellbar (LEIFI: Uni Keimyung Southkorea)
• Animation: Doppelspalt mit Zeigeraddition (Friedrich-Wilhelm Dustmann, Uni Siegen)
  • Animation: Doppelspalt mit Zeiger-Addition (Peter Kraus)
• RCL: Ferngesteuertes Experiment: Doppelspalt(Remotely Controlled Laboratories - RCLs, Uni Kaiserslautern)