Interferenz und Beugung

Eine einzigartige Eigenschaft von Wellen ist, dass wenn sie in Kontakt miteinander kommen, interagieren sie auf eine solche Weise, dass die resultierende Welle entweder eine erhöhte oder verminderte Amplitude hat. Dieses Phänomen wird als Interferenz bezeichnet. Wenn die Wellenkämme zweier Wellen gleich ausgerichtet sind, sind sie in Phase"Wenn diese Wellen interagieren, addieren sich ihre Amplituden und es wird eine Welle mit erhöhter Amplitude erzeugt.

Dies ist eine konstruktive Interferenz. Wenn sich die beiden Wellen nicht gleich ausrichten so dass ihre Wellenkämme in entgegengesetzten Richtungen sind sind sie phasenverschoben"In diesem Fall hat die resultierende Welle eine geringere Amplitude. Das ist destruktive Interferenz.

Wenn der Trog einer Welle sich vollständig mit dem Kamm des anderen überschneidet, heben sich die Wellen gegenseitig auf. Beugung ist ein weiteres charakteristisches Verhalten von Wellen. Stellen Sie sich die Welle von von oben vor so dass die Scheitelpunkte durch vertikale Linien dargestellt werden und stellen Sie sich vor, dass es auf eine Barriere mit einer schmalen Öffnung zusteuert.

Die Öffnung in der Barriere hat eine ähnliche Größe wie die Wellenlänge. Wenn die Welle durchläuft, biegt sie sich um die Ecken der Öffnung und breitet sich in verschiedene Richtungen aus. Aber wie verhalten sich Wellen, wenn es zwei oder mehr Öffnungen in der Barriere gibt?

Dies kann mit Hilfe einer Lichtquelle beobachtet werden. Wenn Licht emittiert wird, passiert die Welle durch das Paar eng benachbarter Schlitze, und es entstehen zwei gebeugte Wellen. Diese Wellen interferieren miteinander, um ein Muster zu erzeugen.

Wenn die beiden Wellen die gleiche Distanz zurücklegen, vereinen sie sich konstruktiv. Dies wird durch das Auftreten einer hellen Linie beobachtet. Ein wenig entfernt vom Zentrum, in beide Richtungen, legt die eine Welle eine etwas längere Strecke zurück als die andere und sie werden phasenverschoben"Diese destruktive Interferenz erzeugt eine dunkle Region.

Abhängig von den Wellen zurückgelegte Entfernung, wird ein Interferenzmuster von abwechselnd hellen und dunklen Linien gebildet. Dieser Doppelspaltversuch demonstriert die Wellennatur des Lichts.