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Interferenz und Beugung

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Interferenz und Beugung sind charakteristischen Erscheinungen der alle Wellen von Wasserwellen zu elektromagnetischen Wellen wie Licht.

Störungen bezieht sich auf das Phänomen, wo die zwei Wellen der gleichen Art Überlappung herstellen eine daraus resultierenden Welle größer, niedriger, oder die gleiche Amplitude.

Beugung ist definiert als die Biegung der Welle um die Ecken von einem Hindernis oder Aperture. In diesem Fall können unterschiedliche Teile der Welle stören und führen zu einem räumlichen Wechsel von großen und kleinen Amplitude.

Dieses Video veranschaulicht die Wellennatur des Lichtes durch Beugung und Interferenz Muster zu beobachten.

Eine Welle ist eine Schwingung in der Amplitude der einige physikalische Größe in Raum und/oder Zeit. Einmischung ist eines der charakteristischsten Erscheinungen, die mit Wellen.

Verschiedene Teile der Wellen können überlappen und "stören", um eine räumliche Wechsel von starken und schwachen Welle Amplituden, genannt ein Interferenzmuster erzeugen. Wenn die Amplituden der interferierenden Wellen addieren, spricht man von konstruktiver Interferenz; in der Erwägung, dass wenn ihre Amplituden voneinander subtrahieren, es destruktive Interferenz genannt wird.

Jetzt, wenn das Licht der Wellenlänge Lamda, ist auf einen einzigen schmalen Schlitz, die Intensität weit weg von den Schlitz wechselt zwischen großen und kleinen oder fast Null-Werten, "hell" und "dunkel" Regionen, auch bekannt als "Fransen"entspricht glänzte. Das Zentrum dieses Musters ist immer hell, entlang der y-Achse des Schlitzes.

Dieser Wechsel ist bekannt als die "Beugungsmuster" des Lichts durch eine kleine Öffnung. Es ist ein charakteristisches Phänomen für Wellen. Insbesondere weist zwischen den beiden Kanten der Öffnung "erneut senden", oder mit anderen Worten "beugen" die Lichtwelle in verschiedene Richtungen.

Interferenzen zwischen verschiedenen Teilen des gebeugten Lichtwellen führt zur Bildung der Beugungsmuster.

Im Falle von zwei eng beieinander liegenden Schlitzen ist das Muster gebildet, berühmt als das "Youngs Doppelspalt Interferenzmuster", aufgrund von Störungen des gebeugten Lichtes aus beiden Schlitze. Das folgende Protokoll veranschaulicht das setup der Einzel-Schlitz und Doppelspalt Experimente und ihre Ergebnisse zu interpretieren.

Sammeln die notwendigen Materialien und Instrumente für das Experiment mit einem Helium-Neon-Laser-Pointer mit Wellenlänge ~ 633, ein paar dünne Rasierklingen, Aluminium-Folie, Karton, ein Lineal, Schere, ein Block aus Holz und Lasersicherheit goggles.

Mit einer Schere schneiden der Alu-Folie in zwei ca. 2 Zoll x 2 Zoll quadratische Stücke. Auch, schneiden Sie den Karton in zwei etwa 3-Zoll x 3 Zoll quadratische Stücke mit einem Loch von etwa 1 Zoll Durchmesser in der Mitte.

Als nächstes nehmen Sie ein Stück Aluminiumfolie, und schneiden Sie mit einer Rasierklinge einen geraden Schlitz ungefähr 1 Zentimeter lange in der Mitte der Folie. Kleben Sie die Folie auf einem Karton mit den Schlitz in dem Loch positioniert.

Nun kleben Sie eine Kante des Kartons auf den hölzernen Block und schieben Sie die weiße Wand etwa 30 Zentimeter entfernt von den Schlitz. Stellen Sie sicher, dass der Karton senkrecht auf der Tischoberfläche steht, und das Loch und vertikalen Schlitz ausgesetzt sind, und gegen die Wand.

Legen Sie die Laser-Pointer auf der anderen Seite des Kartons montiert, dabei sicherzustellen, dass der Laserstrahl parallel zum Tisch werden. Jetzt tragen Sie die Laser-Schutzbrille, schalten Sie den Laser-Pointer und Leuchten Sie den Laserstrahl auf den Schlitz.

Schalten Sie das Raumlicht, und beobachten Sie das Lichtmuster auf der Wand auf der anderen Seite der Folie. Schalten Sie den Laser-Pointer und entfernen Sie die Laser-Schutzbrille.

Als nächstes Stapel drei Rasierklingen derart, dass das mittlere Blatt ausgespart ist. Nehmen die Alu-Folie und schneiden Sie mit dem Stapel Rasierklingen und ein Lineal zwei eng beieinander liegenden direkt parallele Schlitze, ungefähr 1 Zentimeter lange in der Mitte der Folie. Nun kleben Sie die Folie auf die anderen Karton und kleben Sie es auf den Holzblock als vor.

Tragen Sie die Laser-Schutzbrille zu, schalten Sie den Laser-Pointer und glänzen Sie den Laserstrahl auf den Doppelspalt. Schalten Sie das Raumlicht, und beobachten Sie das Lichtmuster auf der Wand auf der anderen Seite der Folie. Schließlich schalten Sie den Laser-Pointer.

Mit dem Protokoll abgeschlossen lassen Sie uns nun überprüfen Sie die Ergebnisse der Einzel-Schlitz und den Doppelspalt-Experimenten. In der einzigen Schlitz Experiment weist das Lichtmuster auf der Wand beobachtet die charakteristischen Beugung Fransen. Die zentrale helle Fringe ist etwa doppelt so breit, in y-Richtung, als die anderen hellen Fransen sind rund um die gleiche Breite.

Darüber hinaus ist die Intensität des hellen Fransen Zerfalls Weg von der Mitte an den peripheren Rand entlang der y-Achse. Dies dürfte für die Einzelspalt Beugungsmuster, wie die parallelen Lichtstrahlen aus dem Laser im Schlitz beugen und überlagern sich konstruktiv, bilden die hellen Fransen und destruktiv bilden die dunklen Bänder dazwischen.

Im Doppelspalt-Experiment zeigt das Lichtmuster auf der Wand beobachtet charakteristischen Interferenzstreifen.

Diese Interferenzstreifen sind viel schmaler als die hellen Bereiche des das Beugungsmuster. Deshalb, weil die Trennung zwischen Schlitz hatte "ist viel größer als die Schlitzbreite 'a', und es ist der Kehrwert der Inter Schlitz Trennung, die die Breite der Interferenzstreifen steuert. Es ist jedoch der Kehrwert der Spaltbreite 'a', die die Breite der Streifen Beugung steuert.

Die Beugung und Interferenz des Lichts spielt eine wesentliche Rolle bei der Festlegung, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist. Daher sind diese Effekte wichtig in vielen Technologien basierend auf Optik und Photonik.

Laser-Beugung Spektroskopie, ist eine Technologie, die Beugungsmuster eines Laserstrahls durchlaufen jedes Objekt--von Nanometern bis hin zu Millimeter groß--schnell geometrische Abmessungen eines Teilchens messen nutzt.

Ein Sensor wird verwendet, um das Angeln des Laserlichts zu erkennen und ein Computer wird verwendet, um das Objekt Partikelgrößen durch die helle Energie produziert und seine Gestaltung zu erkennen.

Interferometrie ist eine Technik, die Überlagerung und Interferenz von Wellen für die präzise Messung von Entfernungen, kleine Verschiebungen, Änderungen des Brechungsindex und Unregelmäßigkeiten der Oberfläche verwendet.

Hier stören zwei Wellen gleicher Frequenz, aber unterschiedliche Weglänge, woraus sich ein Interferenzmuster. Dieses Muster kann dann verwendet werden, um eine genaue Messung des unbekannten Parameters zu machen. Die gleiche Technik der Interferometrie dient in der LIGO oder Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, die riesige Detektoren gebaut, um Gravitationswellen sind.

Sie habe nur Jupiters Einführung in Beugung und Interferenz von Licht beobachtet. Sie sollten jetzt möglicherweise die Theorie hinter der Gründung der Beugung und Interferenz Lichtmuster, zu verstehen, die mit der Single-Schlitz und Doppelspalt Experimenten nachgewiesen wurde. Danke fürs Zuschauen!

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