Versuch 1 Praktikum Optik und Atomphysik Thema „Licht und ...

1. Theorie
Die Erkenntnis, dass Licht neben Teilchen- auch Welleneigenschaften besitzt, wurde bereits
durch die Darstellung des Huygenschen Prinzips bewiesen. Anhand der folgenden Versuche
soll gezeigt werden, dass diese Erkenntnisse der Welleneigenschaften Phänomene aufweisen,
die auch nur dadurch zu erklären sind.
Fällt monochromatisches Licht 1 durch eine kleine Öffnung, einen Spalt oder passiert es eine
Kante, ist zu erkennen, dass das Licht nicht wie erwartet gradlinig daran vorbei verläuft
(Abb.7. 1), sondern, dass es von seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt wird (Abb. 7.2).
Dieses Phänomen nennt man Beugung.
Abb. 7.1
Theoretisch: ohne Beugung
Hindernis
Wellenberg
Abb. 7.2
Realität: mit Beugung
Hindernis
Wellenberg
Die Ursache der Beugungserscheinung lässt sich durch das bereits erarbeitete Huygensche
Prinzip erklären.
Es ist bekannt, …
- dass Licht- genauso wie Wasserwellen aus sehr vielen schwingenden Wellen
bestehen.
(Licht ist eine elektromagnetische Welle � horizontale, sowie vertikale Schwingung)
- dass jeder Punkt einer Welle Ausgangspunkt einer neuen, identischen Welle ist.
Das bedeutet, dass Wellen, wenn sie die Kante eines Hindernisses passieren (siehe dazu
Abb.7.3), neu angeregt werden zu schwingen. So entstehen die Beugungserscheinungen.
- dass im Bereich zwischen zwei Hindernissen (z.B. Spalt) zusätzlich neue, identische
Wellen zum Schwingen angeregt werden, wenn der Abstand zwischen den
Hindernissen größer ist, als die Wellenlänge. Es entsteht eine neue einhüllende
Wellenfront (siehe Abb. 7.2).
Das ist der Grund dafür, dass nicht nur am Rand eines Hindernisses Beugungserscheinungen
auftreten, sondern dass auch, wenn es sich um eine spaltähnliche Öffnung handelt, zwischen
den Hindernissen (Abstand > λ 2 ) neue Wellen entstehen.
1 monochromatisches Licht entsteht bei einer Lichtquelle (z.B. Laser), bei der das Licht in einer immer gleich
bleibenden Wellenlänge und Frequenz erzeugt wird und sich ausbreitet.
2 λ bezeichnet die Wellenlänge
neue
Wellenfront