Einzelspaltversuch mit Laserstrahlen?
Hallo, ich habe zwar diese Frage schon mal gestellt aber irgendwie habe ich da nicht so die Antworten bekommen, die ich wollte deswegen nochmal.
Wenn man einen Einzelspaltversuch mit Laserstrahlen durchführt und dabei die Spaltbreite immer geringer macht, dann wird das Interferenzmuster ja immer breiter. Woran liegt das? Ich weiß, dass es die Formel b*sin(alpha)=k*lambda gibt, aber es muss doch auch eine Begründung ohne Formeln durch Logik, z.B durch die Interferenz der Lichtwellen oder so geben.
Vielen Dank im Voraus für alle Antworten
nochmal anders formuliert: Warum gilt: "Je kleiner der Spalt ist, desto mehr wird das Licht gebeugt"?
3 Antworten
Licht ist eine elektromagnetische Welle. Wenn Licht durch einen Spalt fällt, wird es an den Kanten des Spalts gebeugt. Je kleiner der Spalt ist, desto stärker wird das Licht gebeugt. Das liegt daran, dass die Wellenlänge des Lichts im Vergleich zur Spaltbreite kleiner wird. Wenn die Wellenlänge des Lichts viel kleiner als die Spaltbreite ist, dann wird das Licht in einer Vielzahl von Richtungen gebeugt. Dadurch entsteht ein Interferenzmuster auf dem Schirm hinter dem Spalt. Das Interferenzmuster ist umso breiter, je kleiner der Spalt ist.
Die Formel bsin(alpha)=klambda beschreibt die Beziehung zwischen der Spaltbreite b, dem Einfallswinkel alpha und der Wellenlänge lambda. Der Einfallswinkel alpha ist der Winkel zwischen der einfallenden Lichtwelle und der Normalen zur Spaltfläche. Die Wellenlänge lambda ist die Länge einer Lichtwelle.
Die Formel besagt, dass die maximale Abweichung der Lichtstrahlen vom Spaltwinkel alpha gleich der Wellenlänge lambda ist. Das bedeutet, dass die Lichtstrahlen in einem Winkel von bis zu alpha vom Spaltwinkel abweichen können. Je kleiner der Spalt ist, desto größer wird der Einfallswinkel alpha und desto breiter wird das Interferenzmuster.
Du kannst es quantenmechanisch mit Hilfe der Unschärferelation begründen: die Photonen gehen ja nicht gradlinig durch den Spalt durch, sondern haben auch einen Querimpuls. Je enger der Spalt wird, desto mehr erhöht sich auf Grund der Orts-Impuls-Unschärfe dieser Querimpuls, die Photonen „schlagen“ also weiter zur Seite aus. Ich denke, das ist anschaulich genug, wobei die Unschärfe-Relation nicht gerade etwas Anschauliches ist…
hmm, man kann das doch grafisch herleiten, dann sieht man es!
Die konstruktive Interferenz entsteht, wenn die Wegverlängerung genau ein ganzzähliges Vielfaches der Wellenlänge beträgt.
Je kleiner die Spaltbreite ist, desto größer muss der Beugungswinkel sein, damit der WegUnterschied kλ beträgt.