Interferenz; Überlagerung von Wellen

Wenn zwei Wellen an einem Ort aufeinandertreffen, so überlagern sie sich ungestört. Dieses Phänomen nennt man Interferenz. An jeder Stelle überlagern sich zwei Schwingungen, was man durch die Addition der zwei Amplituden, bzw. Zeiger beschreiben kann.

Je nach Frequenz und Phasenverschiebung können sich die Schwingungen aufheben oder verstärken.

Beispiele

• Gleichzeitiges Reden wäre nicht möglich, wenn sich die Wellen gegenseitig "stören" würden.

• Wasserwellen durchdringen sich ungestört: Video von fallenden Tropfen

• Zur Schalldämpfung kann man einen Kopfhörer aufsetzen, indem ein "Gegenschall" gesendet wird. Ein Mikrophon nicmmt das Signal am Ohr auf und berechnet in Echtzeit den nötigen "Gegenschall".

• Sonnenlicht ist eine Überlagerung aus elektromagnetischen Wellen. Das Spektrum umfasst einen Wellenlängenbereich von Infrarot über sichtbares Licht bis Ultraviolett. Derartige Spektren bezeichnet man auch als kontinuierlich.

Versuch: Zwei Lautsprecher

Sinusgenerator mit zwei Lautsprechern

Aufbau

Man schließt zwei Lautsprecher parallel an einen Sinusgenerator. Danach läuft man im Raum herum und hört sich den Ton an.

Man wiederholt den Versuch mit verschiedenen Tonhöhen.

Beobachtung

Beim Durchschreiten des Raumes hört man den Ton in unterschiedlichen Lautstärken, die einigermaßen rythmisch wechseln. Erhöht man die Frequenz (Tonhöhe) so verschnellert sich der Rythmus, mit dem die Tonhöhen wechseln.

Erklärung

Breiten sich mehrere Wellen gleichzeitig aus, so durchdringen sie sich, ohne sich zu stören (z.B. bei einem Gespräch von mehreren Personen). An jedem Punkt des Raumes überlagern sich verschiedene Schwingungen zu einer Gesamtschwingung. Die Differenzen enstehen immer an den Punkten, an denen sich die Wellen und somit auch die Schwingungen überlagern. Je nach Überlagerungssituation wächst oder sinkt die Amplitude, der Ton wird lauter oder leiser. Erhöht man die Frequenz, erhöht man gleichzeitig die Anzahl der Schnittpunkte (Überlagerungen) der Wellen, also steigt die Frequenz der Tonschwankungen, die wir hören. Anmerkungen: -Betrachtet man den Wellenverlauf zwischen den Lautsprechern statt davor, so erkennt man eine stehende Welle. Nachvollziehen der Interferenz ist mit dem Ripple Tank Applet von Paul Falstad möglich. Video Zwei Steine in den Teich werfen (Youtube: Überlagerung und Interferenz zweier Kreiswellen von rastelli43)

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Konstruktive und Destruktive Interferenz

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