5.2. Interferenz mit Licht

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1 5.2. Interferenz mit Licht Interferenz m Doppelsplt (viele Versuche in Leifi) Zwei Doppelsplte mit unterschielichen Spltstänen weren ncheinner mit rotem Lserlicht er Wellenlänge 632 nm eleuchtet. Die Messten: Spltstn Lser Astn zur Wn LASER Astn vom 0. zum 1. Mx. Intensität s Wie ei en Mikrowellen gilt: s sin = un tn = Für kleine Winkel (< 10 ) knn zuem ie Näherung verwenet weren: Ds heißt: sin tn Δs = Es gilt uch hier wieer ie Mximumeingung: s = k k = 0,1,2,3,... un ie Minimumeingung : s = (2k-1) 2 k = 1,2,3,...

2 Bemerkungen: ) Aus em 1. Mximum knn leicht ie Wellenlänge estimmt weren. Bei uns : =... (0,15 mm) =... =... ) Zum oppelten Gngunterschie gehört er oppelte Astn. Die Mxim hen lso gleichen Astn sie sin äquiistnt Kohärenz; ie Ehe zweier Wellenzüge Interferenz lässt sich nur eochten, wenn ie interferierenen Lichtwellen eine feste Phseneziehung zueinner hen. Solche Wellen heißen kohärent. Die Wellenzüge hen zuem eine enliche Länge, ie mit Kohärenzlänge ezeichnet wir. Ursche hierfür ist ie zeitliche Begrenzung er Lichtemission von Einzeltomen. Ist er Gngunterschie nun größer ls ie Kohärenzlänge, so finet keine Interferenz mehr sttt. Die Kohärenzlänge knn so leicht us em Gngunterschie für s letzte Mximum estimmt weren. Lserlicht ist monochromtisch un esitzt eine große Kohärenzlänge ( is 100m). Bestätigt wir iese Theorie urch en Doppelspltversuch von Young: Bogen lmpe KS Schirm DS Die Kohärenz wir veressert, inem mn urch einen engen Köhärenzsplt KS einen kleinen Bereich er Lichtquelle uslenet. Beim Doppelsplt weren nn us einer Lichtquelle qusi zwei kohärente Lichtquellen gemcht, ie sich nn infolge Beugung hinter en Splten üerlgern. Beochtet wir ein leicht friges Interferenzmuster: 0.Mx. l gr rot 1. Mximum Weißes Licht ist eine Mischung us frigem Licht unterschielicher Wellenlänge un Frequenz.

3 Kurven gleicher Neigung; Interferenz n ünnen Schichten; Versuch von Pohl Phänomen: Frerscheinungen n ünnen Schichten wie Ölfilmen oer Seifenlsen. Versuch von Pohl: EL NDmpf lmpe Die Interferenz erfolgt hier ohne Beugung. Glimm erpltte L1 2 α L2 Δs s=2 cos α + λ/2 Phsensprung m ichten Meium Mxim un Minim liegen uf Kurven gleicher Neigung er Strhlen zum Einfllslot. An ie Wn projiziert ergeen sich konzentrische Kreise. Bei weißen Licht würen sich frige Kreise ergeen. Wegen er hintereinner liegenen virtuellen Lichtquellen spricht mn uch von Zweiquelleninterferenz in Längsetrchtung. Anwenungseispiele: Entspiegelung von Brillengläsern. Eine /4 Schicht für mittlere Wellenlängen (grün) wir ufgempft - mnchml uch mehrere. Bitmuster uf CD.

4 Interferenz m Gitter Es wir ein Rowlngitter mit er Gitterkonstnten 600 Splte/mm verwenet. Intensität Lser Mn erhält sehr schrfe Intensitätsmxim un spricht eshl von Linien. Beingung für ie Lge er Huptmxim: 1. H u s= ptmximum llgemein: Gngunterschie für enchrte Splte Phsenifferenz =k 2 k Richtung sin = s=k Neenmxim: Weitet mn ei einunemselen Gitter en Lserstrhl uf un eleuchtet erst 2 nn 3 nn 4 usw. Splte, so weren zwischen en Huptmxim lichtschwächere Neenmxim eochtet. ( Buch Seite ). Bei N eleuchteten Splten git es zwischen en Huptmxim N 2 Neenmxim un emnch N 1 Minim. Diese rühren von Interferenzen nicht enchrter Splte her. Ihre Intensität nimmt mit zunehmener Anzhl, so ss sie ei unserem Rowlngitter nicht mehr sichtr sin. Die Huptmxim gegen weren intensiver un schmäler, so ss eine exkte Wellenlängenmessung möglich ist. Bsp: Rowlngitter mit 600 Strichen pro mm,.h. B = 1/600 mm = 633 nm ;

5 Gitterspektren 1.Versuch: Bogenlmpe KS G L Bilet Splt uf Schirm Schirm Weißes Licht wir in Spektrlfren zerlegt. Mn erhält Spektren höherer Ornung, ie sich teilweise üerlppen. rot grün lu 1. Or. Spektrum 2. Or. Spektrum 3. Or. Die große Intensität es Spektrums, im Vergleich zum Doppelsplt, rührt her, ss viel mehr Splte m Intensitätsprozess eteiligt sin. Merke: lu nm grün nm gel nm rot 600 nm 2. Versuch: Die Bogenlmpe wir urch Gsentlungsröhren (N, Hg Dmpf) ersetzt. Im Gegenstz zum Glühlicht erhält mn kein kontinuierliches Spektrum sonern ein iskretes Spektrum, essen Linien chrkteristisch für ie Gssorte sin.(siehe Buch Seite 170). Auf ieser Grunlge eruht ie Spektrlnlyse. 3. Versuch: Ds Gitter wir urch ein Prism ( hier Gersichtprism) ersetzt. Einziger Unterschie zum Gitter: Die Frreihenfolge in einem Spektrum reht sich um. Blu wir stärker gerochen ls rot.