Elektrodynamik und Optik - Fachbereich Physik der Universität ...

O2.17 Beugung an
versch. Objekten (Spalt,
Gitter, ...)
132 Experimentalphysik 1 für Biologen & Chemiker
V19 EM-Wellen: Beugung am Spalt, Streuung
Wiederholung
• Wir hatten gesehen, dass sich wie in der Mechanik elektromagnetische
Wellen überlagern lassen, d.h. zur Interferenz gebracht werden können.
Dies kann im Extremfall bei Wellen gleicher Wellenlänge bzw. Frequenz
zu einer Amplitudenverdopplung (keine Phasenverschiebung) bzw. einer
gänzlichen Auslöschung (Phasenverschiebung von 180°) der Wellen
führen. Dies hatten wir am Michelson-Interferometer überprüfen können.
• An dünnen Schichten kann es zu konstruktiven und destruktiven
Interferenzen kommen, den sog. Newton’schen Ringen. Je nach
Schichtdicke und Einfallswinkel des Lichtes werden einige Frequenzen
ausgelöscht, andere dagegen verstärkt.
6.1.21 Beugung
Trifft eine ebene Welle auf ein Hindernis, in dem sich eine Öffnung befindet,
deren Abmessungen in der Größenordnung der Wellenlänge λ liegen (d.h.
Øa ≈ λ), so breitet sich der Teil der Welle, der durch die Öffnung gelangt,
dahinter im Raum kugelförmig aus – man sagt, die Welle wird an der kleinen
Öffnung „herum gebogen“ oder gebeugt. Je enger die Öffnung ist, desto
intensiver die Beugung. (D.h. hinter der Öffnung werden auch dort
Wellenauslenkungen gefunden, wo die Welle bei geradliniger Ausbreitung
eigentlich gar nicht hinkäme. Für Licht heißt das z.B., dass es an Stellen hell ist,
die bei rein geradliniger Lichtausbreitung (als Licht“strahl“) gar nicht beleuchtet
werden dürften.)
Schematische Darstellung der Beugung von Wellen. Für eine gegebene Wellenlänge λ wird das
Phänomen umso ausgeprägter, je kleiner die Spaltbreite a (als Vielfaches von λ angegeben) ist. Quelle:
Halliday, Abb. 36-5, S. 1037
Die Beugung ist eine wellentypische Erscheinung und gilt auch für mechanische
Transversal- (z.B. Wasser-) oder Longitudinal- (z.B. Schall-) Wellen.
Wird das an einer kleinen Öffnung gebeugte Licht auf einen Schirm projiziert,
lassen sich kreisförmige Interferenzerscheinungen beobachten: