Berechnung von Intensitäten von Einfachspalt, Doppelspalt und Mehrfachspalt mit Zeigern: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 11. Dezember 2012, 13:16 Uhr

Versuch: Einfachspalt, Doppelspalt, Mehrfachspalte im Vergleich

Aufbau

Das Licht eines Laser der Wellenlänge 532nm fällt auf Spalte der Breite 10 mikrometer. Die Spaltmitten sind 40 mikrometer entfernt. Der Abstand von den Spalten zum Schirm beträgt 1,005m.

Zunächst benutzt man nur einen Spalt, dann einen Doppelspalt, dann einen Dreifachspalt usw.

Das Experiment wurde mit den Remotely Controlled Laboratories der TU Kaiserslautern durchgeführt. (Link: RCLs > Beugung und Interferenz II)

Beobachtung

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  Einfachspalt

• 

  Doppelspalt

• 

  Dreifachspalt

• 

  Vierfachspalt

• 

  Fünffachspalt

• 

  Sechsfachspalt

• 

  Zehnfachspalt

Die Maxima und Minima des Doppelspaltes und der Mehrfachspalten sieht man nur innerhalb der Maxima des Einfachspaltes.

Beim Dreifachspalt sind die Maxima schmaler und dazwischen sieht man noch weniger helle Nebenmaxima.

Beim Vierfachspalt sind die Maxima noch schmaler und man sieht man dazwischen zwei Nebenmaxima, usw.

Erklärung

Überlagerung von Einfachspalt und Doppelspalt.

Zeigeraddition erklärt die schmaleren Hauptmaxima und das Auftreten der immer schwächeren Nebenmaxima.

"Was bisher geschah":

• Zeiger sind ein mathematisches Hilfsmittel, um eine harmonische Schwingung zu beschreiben.
• Bei der Überlagerung zweier Schwingungen addieren sich die Auslenkungen, was man durch Addition der Zeiger einfach berechnen kann.
• Eine Welle besteht aus einer Kette von Schwingungen, sie wird also auch mit einer Kette von Zeigern beschrieben.
• Interferieren (überlagern sich) zwei Wellen, so kann man nun an jeder Stelle die Überlagerung zweier Schwingungen berechnen.

Animationen

• Mit dem Programm "beup.exe" kann man sich die Intensitätsveteilung von Einfach- und Mehrfachspalten anzeigen lassen.

• Das Programm "gitter.exe" zeigt die Berechnung der Intensitäten durch die Addition der Zeiger.

• Diese Animation von Wilfried Kaltenbach verdeutlicht auch die Zeugeraddition, ist aber leider momentan nicht verfügbar.

Links

Einfach- und Mehrfachspalte

• Animation: Doppelspalt mit Zeiger-Addition (Peter Kraus)
• Animationen (Downloads) zu Zeiger-Additionen bei Einfach- und Mehrfachspalten (Guntram Dierolf, Landesbildungsserver BW) Gitter.exe ist wichtig!
• Animation eines Mehrfachspaltes mit Zeigern (Download von "spaltbild.exe" Henning Scheid, Landesbildungsserver Baden-Württemberg)
• Doppelspaltanimation mit Zeigern (Wilfried Kallenbach)

Allgemeine Wellenoptik

• The Strange Theorie of Light (Pfadsummen nach Feynman) (Ladislav Szántó)
• Chempedia: Reflektion am Spiegel durch Zeiger-Addition (Interferenz)

Zeiger allgemein

• Skript zur Zeigerdarstellung (Dr. Wolfgang Philipp/Studienseminar Esslingen)
• Präsentation: Zeigermodell in Optik und Quantentheorie (Hauptseminar Schlüsselexperimente der Quantenphysik und ihre Interpretation, Institut für Quanten - Informationsverarbeitung; Universität Ulm)