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Interferenz am Doppelspalt - Abitur Physik

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 Interferenz am Doppelspalt - Abitur Physik Suche Was ist Abi-Physik?Themen1 Mechanik   Gleichförmige Bewegung Gleichmäßig beschleunigte Bewegung Gleichförmige Kreisbewegung Senkrechter Wurf Waagerechter Wurf Schräger Wurf 2 Das elektrische Feld   Elektrische Ladung Leiter / Isolator Coulombkraft Influenz / dielektrische Polarisation Elektroskop Elektrische Felder I Elektrische Felder II Faradayscher Käfig Braunsche Röhre Kondensator Millikan Versuch 3 Das Magnetfeld   Dauer- und Elektromagnete Homogenes Magnetfeld Magnetische Flussdichte Lorentzkraft Masse und die spezifische Ladung eines Elektrons Hall-Effekt Geschwindigkeitsfilter Massenspektrometer 4 Schwingungen   Harmonische Schwingung Gedämpfte Schwingung 5 Wellen Lichtmodelle Grundlegende Eigenschaften Phasenverschiebung / Gangunterschied Kohärenz Interferenz Stehende Welle Schwebung Reflexion am festen / losen Ende Beugung am Einzelspalt Interferenz am Doppelspalt Optisches Gitter 6 Quantenmechanik   Photoeffekt Energie, Masse und Impuls von Photonen Röntgenstrahlung Bragg-Gleichung Compton-Effekt 7 Kernphysik   Atomaufbau Ionisierende Strahlung Alphastrahlung Betastrahlung Gammastrahlung 8 Astronomie   Newton'sches Gravitationsgesetz Gravitationsfelder I Gravitationsfelder II Kosmische Geschwindigkeiten Satellitenbahnen Keplersche Gesetze BücherAbituraufgabenPhysik Rechner BetaMaterialienPeriodensystem Wir empfehlen die einwöchigen Intensivkurse fürs Mathe Abitur von abiturma Abi-Physik supporten geht ganz leicht. 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Minima Minima werden die Stellen am Schirm genannt, an denen kein Licht ankommt, moreover wenn die Wellen der beiden Spalte destruktiv interferieren. Dieser Fall tritt ein, wenn der Gangunterschied \( \Delta s \) zwischen dem oberen und dem unteren Randstrahl gleich einem Vielfachen der Wellenlänge plus einer halben Wellenlänge ist. Daher gilt für die Minima: $$ \Delta s = k \cdot \lambda + 0,5 \cdot \lambda = \dfrac{2k + 1}{2} \cdot \lambda \qquad k = 0, 1, 2, ... $$ Maxima Maxima sind die Stellen am Schirm zwischen den Minima, an denen Licht ankommt, moreover wenn die Wellen der beiden Spalte konstruktiv interferieren. Dieser Fall tritt ein, wenn der Gangunterschied \( \Delta s \) zwischen dem oberen und dem unteren Randstrahl gleich einem Vielfachen der Wellenlänge ist. Daher gilt für die Maxima: $$ \Delta s = k \cdot \lambda \qquad k = 0, 1, 2, ...$$ Lade Animation... (0%) Hinweis 1: Da der Beobachtungsschirm meist relativ weit vom Doppelspalt entfernt ist, ist der Winkel α zum Beobachtungspunkt von beiden Spalten aus derselbe. Hinweis 2: Der Spalt und der Abstand zum Schirm ist nicht maßstabsgerecht. Hinweis 3: Die dargestellte Intensität basiert auf der Grundlage so geringer Spaltbreiten, dass jeweils nur eine Elementarwelle an einem Spalt ensteht. Dies ist in der Praxs jedoch anders (siehe weiter unten "Überlagerung des Einzelspalts"). Der Winkel \( \alpha \) Nun kann man noch einen Zusammenhang zwischen den Positionen der Minima bzw. Maxima und dem Winkel \( \alpha \) herstellen. Die nebenstehende Abbildung zeigt: $$ \sin \alpha = \dfrac{\Delta s}{b} $$ Daraus folgt für die Minima: $$ \sin \alpha = \dfrac{0.5 \cdot \lambda + k \cdot \lambda}{b} = \dfrac{(2k + 1)}{2b} \cdot \lambda $$ Und für die Maxima: $$ \sin \alpha = \dfrac{k \cdot \lambda}{b} $$ Überlagerung des Einzelspalts Die dargestellte Intensität in der obigen Animation basiert auf der Grundlage so geringer Spaltbreiten, dass jeweils nur eine Elementarwelle an einem Spalt ensteht. In der Praxis sind die Spaltbreiten jedoch größer, sodass an den einzelnen Spalten viele Elementarwellen starten. Daher wird das Licht an jedem einzelnen Spalt, wie im Kapitel Beugung am Einfachspalt beschrieben, gebeugt. Die Intensität am Schirm kann daher maximal so groß werden wie die Intensität eines Einfachspalts. Es folgt die gleiche Animation wie oben, jedoch wird die Überlagerung des Einzelspalts (rot) bei der Intensitätsberechnung des Doppelspalts (grün) beachtet. Lade Animation... (0%) Quantenphysikalische Beobachtungen © Dr. Tonomura, Wikipedia Experiment Man kann das Doppelspaltexperiment nicht nur mit Lichtwellen, sondern auch mit Teilchen wie z.B. Elektronen, Protonen oder Atomen durchführen. Auch dabei erscheint auf dem Schirm ein Interferenzmuster, woraus man schließen kann, dass diese Teilchen unter bestimmten Bedingungen Welleneigenschaften zeigen. Dies wird als Welle-Teilchen-Dualismus bezeichnet. In der Abbildung rechts wird eine Photoplatte mit Elektronen beschossen, welche sich dabei durch einen vor der Platte befindlichen Doppelspalt bewegen müssen. Dabei fällt auf, dass sich das Interferenzmuster auch bei einer langsamen Folge von Teilchen so aufbaut, wie man es von den oben beschriebenen Interferenzmustern kennt. Da die einzelnen Teilchen jedoch nicht "wissen" können, an welcher Stelle der Photoplatte die vorangegangenen Teilchen aufgeschlagen sind, kann es auch nicht mit ihnen interferieren. Man geht daher davon aus, dass die Wahrscheinlichkeiten des Aufschlagens an den Positionen auf der Platte für die Teilchen beim Durchgang durch den Doppelspalt bestimmt werden. Man sagt, die Teilchen interferieren mit sich selbst. Bild Anzahl Elektronen a 11 b 200 c 6 000 d 40 000 e 140 000 Quellen Wikipedia: Artikel über "Interferenz (Physik)" Wikipedia: Artikel über "Doppelspalt" Literatur Dorn/Bader Physik - Sekundarstufe II, S. 182 ff. zurückblättern:vorwärtsblättern:Beugung am EinzelspaltOptisches GitterEnglish version: Article well-nigh "2-Slit Diffraction" Feedback Haben Sie Fragen zu diesem Thema oder einen Fehler im Artikel gefunden? Geben Sie Feedback... Unterstützung Ihnen gefällt dieses Lernportal?Dann unterstützen Sie uns :) Name (optional) Email (optional) Spamschutz = Daten werden gesendet Abi-Physik © 2018, Partner: Abi-Mathe, Abi-Chemie, English website: College Physics Datenschutz Impressum