Technische Optik in der Praxis

2.2 Überlagerung von Wellen 43
größer oder kleiner als die Summe der Einzelintensitäten ist. Dieser scheinbare
Widerspruch wird aufgelöst, wenn man sich vor Augen führt, wie eine
Überlagerung von zwei Einzelwellen in der Praxis durchgeführt wird.
Das Prinzip ist in Abb. 2.5 dargestellt. Zwei elektromagnetische Wellen
mit den Intensitäten I1 und I2 (deren Herkunft weiter unten diskutiert wird)
werden an einem teilreflektierenden Spiegel mit einem Leistungs- bzw. Intensitäts-Reflexionsvermögen
von 50% in je zwei Teilstrahlen aufgespalten, so
daß nach Durchtritt durch den Strahlteiler die austretenden Wellen die Intensitäten
I = I ′ = I1 bzw. I = I ′ = I2 hätten, wenn nur ein eintretender Strahl
vorhanden wäre. Bei geeigneter Justierung der Strahlrichtungen zueinander
und zum Spiegel werden die austretenden Strahlen miteinander in der durch
Gleichung (2.17) beschriebenen Weise interferieren. Es existieren aber immer
zwei Interferenzstrahlen mit den Intensitäten I und I ′ , die sich dadurch unterscheiden,
daß bei ihnen Reflexion und Transmission am Strahlteiler für die
beiden Einzelstrahlen vertauscht sind. Es kann nun allgemein gezeigt werden,
daß der an einem Spiegel reflektierte Strahl eine Phasenverschiebung erleidet,
die sich von der des transmittierten Strahls um 180 ◦ unterscheidet. Somit
hat nach Gleichung (2.17) der eine Strahl grundsätzlich eine gegenüber der
Summenintensität um denselben Wert verringerte Intensität, um den die Intensität
des anderen Strahls die Summenintensität übersteigt. Damit sind die
Summenintensitäten von ein- und austretenden Strahlen identisch.
Das Verhältnis
V = Imax − Imin
Imax + Imin
(2.18)
hängt für kohärente Wellen (s. u.) nur vom Verhältnis der Einzelintensitäten
ab und beträgt dann
V = 2 · √ I1 · I2
I1 + I2
= 2 · I1/I2
1+I1/I2
. (2.19)
Es ist eine für die Interferometrie wichtige Größe, da es die Detektierbarkeit
(Sichtbarkeit, ,,Visibility“) der Interferenz kennzeichnet. Für gleiche
Abb. 2.5. Überlagerung von zwei Einzelwellen