P 20: Youngscher Doppelspaltversuch

 2.3 Interferenz am Doppelspalt 

 

 Den Vortragsraum des SFN kann man durch zwei nebeneinanderliegende Türen betreten.

Wenn wir dort viele Fußbälle hineinwerfen, immer einen durch eine Tür, dann sammeln sich die Fußbälle auf zwei großen Haufen hinter den Türen.

Logisch...Fußbälle sind Teilchen, die letztlich nur geradeaus können...

Nun stellt euch vor, wir würden das Gebäude fluten und riesige lange Wasserwellen auf die beiden Türen zulaufen lassen...

Dann gäbe es hinter den Türen ein System aus hohen Wellen und nahezu ruhiges Wasser...eine Interferenz.

Schickt man also etwas durch zwei Öffnungen hindurch, so kann man recht einfach entscheiden, ob das Etwas aus Teilchen oder Wellen betsteht.

Diesen Versuch hat Thomas Young 1802 durchgeführt.

Ihr könnt euch vorstellen, dass sein Hauptproblem war, kohärentes Licht zu erzeugen.

Ihr wisst ja jetzt, was er hat machen müssen. Als Lichtquelle hatte er eine Gaslampe.
 

Universität Oregon

Und er sah das Interferenzmuster eines Doppelspaltes.

Das enthronte Newton und zeigte eindeutig, dass Licht eine Wellenerscheinung sein musste.

Maxwell, Faraday und Kerr, Fizeau und Foulcault kamen erst viel später..

 Wir haben die Theorie des Doppelspaltes zum ersten Mal an Schallwellen in E2 kennengelernt und damit die Wellenlänge des Schalls bestimmt.

Dann in Q2 (nach dem Lock Down) haben wir das mit Mikrowellen gemacht...und auch wieder die Wellenlänge bestimmt.

Auf einer Extraseite habe ich die Formeln zum Doppelspalt zusammengestellt:

 Doppelspalttheorie

 Die solltet ihr jetzt wieder gut können und auch wissen, wie man mit Hilfe eines Doppelspaltes die Wellenlänge misst.

Aufgabe:

Schreibt euch das mal auf...zeichnet eine Versuchsskizze, notiert, was ihr wie vorher bestimmen müsst und gebt dann die richtigen Formeln an und zeigt an einem Beispiel wie  man die Wellenlänge erhält.

Übungsaufgabe:

Ein Doppelspalt mit dem Spaltabstand 0,5 mm wird von kohärentem Licht beleuchtet.

In einem Abstand von 2m sind die beiden ersten mMxima des Beugungsbildes 3,4 mm voneinander entfernt.

a) Wie groß ist die Wellenlänge? (ungefähr 420 nm)

b) Welche Farbe hat das Licht?

c) Kann man die Kleinwinkelnäherung nutzen?