Interferenz am Einzelspalt (qualitativ)
Aufgabenstellung
Ein roter Laserstrahl trifft auf eine schmale Spaltblende. Auf einem Schirm hinter dieser Blende ist ein Interferenzmuster zu beobachten. Welche der folgenden Aussagen sind richtig?
| Aussage | Richtig | Falsch |
|---|---|---|
| Die größte Intensität ist im nullten Maximum zu beobachten, das sich geradlinig (in Strahlrichtung) hinter dem Spalt befindet. | ||
| Die Maxima höherer Ordnung weisen alle identische Intensitäten auf, da stets der gleiche Anteil an Teilwellen beiträgt. | ||
| Minima entstehen an Positionen, an denen sich alle ankommenden Teilwellen gegenseitig auslöschen. | ||
| Zwei Teilwellen löschen sich gegenseitig aus, wenn ihr Gangunterschied ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist: \Delta s = \frac{2m+1}{2}\lambda. | ||
| Eine Verbreiterung des Spalts bewirkt, dass die Abstände zwischen benachbarten Maxima größer werden. | ||
| Wird der ursprüngliche rote Laser gegen einen grünen ausgetauscht, so ändern sich die Positionen der Maxima und Minima nicht. |
Lösung
- Die größte Intensität ist im nullten Maximum zu beobachten, das sich geradlinig (in Strahlrichtung) hinter dem Spalt befindet.
- Richtig: Die Intensitäten der Maxima höherer Ordnung sind erheblich kleiner.
- Die Maxima höherer Ordnung weisen alle identische Intensitäten auf, da stets der gleiche Anteil an Teilwellen beiträgt.
- Falsch: Mit zunehmender Ordnung nimmt die Intensität der Maxima ab.
- Minima entstehen an Positionen, an denen sich alle ankommenden Teilwellen gegenseitig auslöschen.
- Richtig: Minima sind Orte vollständiger destruktiver Interferenz
- Zwei Teilwellen löschen sich gegenseitig aus, wenn ihr Gangunterschied ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist: \Delta s = \frac{2m+1}{2}\lambda.
- Richtig: Dann fallen jeweils Wellenberg und Wellental zusammen.
- Eine Verbreiterung des Spalts bewirkt, dass die Abstände zwischen benachbarten Maxima größer werden.
- Falsch: Die Breite der Maxima und Minima verhalten sich invers zur Spaltbreite. Ein breiterer Spalt führt zu kleineren Abständen im Beugungsmuster. Wird der Spalt im Vergleich zur Wellenlängen sehr groß, kann schließlich kein Beugungsmuster mehr beobachtet werden.
- Wird der ursprüngliche rote Laser gegen einen grünen ausgetauscht, so ändern sich die Positionen der Maxima und Minima nicht.
- Falsch: Grünes Licht hat eine kürzere Wellenlänge als rotes. Die Abstände zwischen den Maxima und Minima werden dadurch kleiner.