08 Aufgaben zur Wellenoptik A Überlagerung zweier Kreiswellen B ...

2Profilkurs Physik ÜA 08 Aufgaben zur Wellenoptik 2011 Seite 2
C Mehrfachspalte
Aufgabe C 1: Zeigeraddition beim Doppelspalt
Die Abbildung zeigt einen Doppelspalt, an dessen Spalten zwei gleichphasig schwingende Wellen
starten. Die zu den Schwingungen gehörenden Zeiger sind für einen bestimmten Augenblick abgebildet.
Die Wellenlänge beträgt λ = 2,0 cm.
a) Zeichne in den Punkten A und B die Zeiger ein, die zu der vom oberen Spalt kommenden Welle zum
betrachteten Zeitpunkt gehören.
b) Zeichne in C den zur unteren Welle gehörenden Zeiger.
c) Zeichne in D die zu beiden Wellen gehörenden Zeiger, sowie die Überlagerung beider Zeiger ein.
A B
C
Aufgabe C 2: Doppelspalt
Benutze für die folgenden Aufgaben das Programm "Mehrfachspalte" in der Programmsammlung
"Zeigermodelle".
a) Öffne das Programm und schaue im Menü nach, wie man die Anzahl der Spalte, sowie die Spaltbreite
(und damit gleichzeitig die Wellenlänge) verändern und die Intensität der resultierenden Welle anzeigen
kann.
b) Wähle einen Doppelspalt mit großem Spaltabstand und erzeuge das zugehörige Intensitätsdiagramm.
Skizziere das Diagramm.
c) Welche Phasenwinkel stellen sich zwischen den Zeigern der Einzelwellen am Ort des Detektors ein,
wenn man diesen
(I) in ein Intensitätsmaximum,
(II) in ein Intensitätsminimum bringt?
Aufgabe C 3: Mehrfachspalte
a) Wähle nun einen Dreifachspalt und stelle den kleinstmöglichen Spaltabstand ein.
Skizziere die Intensitätsverteilung und beschreibe, welche Winkel sich zwischen den
Zeigern an den Orten der Minima bzw. der Maxima einstellen.
b) Löse die gleichen Aufgaben für eine Vierfach- und einen Fünffachspalt.
c) Zwischen den groß ausgeprägten Hauptmaxima liegen nun kleine Nebenmaxima. Versuche eine
Formel für die Zahl der zwischen zwei Hauptmaxima liegenden Nebenmaxima aufzustellen.
d) Warum ist ein Achtfachspalt für Wellenlängenmessungen besser geeignet als ein Einzelspalt?
D