Physics 2000 The Atomic Lab Interference Experiments

Experimente zur Interferenz von Wellen

Ich habe Wissenschaftler von "seltsamem Quantenverhalten" reden gehört. Was meinen sie damit? Wenn wir Materie auf einer extrem kleinen Skala betrachten, so sehen wir überraschende Phänomene, die wir "Quantenphänomene" nennen. Diese kommen uns seltsam vor, weil sie so verschieden sind von dem, was wir aus unserem Alltag kennen. Richard Feynman, ein berühmter Physiker, meinte, dass das seltsame Verhalten der Quanten am besten anhand eines eleganten einfachen Experiments, dem sogenannten "Doppelspaltexperiment", verstanden werden kann.

Oh, das haben wir im Physikunterricht gesehen. Das ist, wo man einen Laserstrahl auf zwei kleine Spalte schießt und ein Muster auf der Wand erhält. Was ist so seltsam daran?

Woran kannst du dich denn im Einzelnen noch erinnern? Na ja, wir sprachen darüber, wie Licht sich in Form von Wellen fortpflanzt und dass Wellen sich "gegenseitig auslöschen", wenn ein hoher Punkt der einen Welle auf einen tiefen Punkt der anderen Welle trifft.

Addition von Wellen

Die Welle links unten ist die Summe der beiden oberen Wellen. 

Versuche, die Amplitude und die Wellenlänge ("wavelength") der beiden oberen Wellen durch Umherbewegen der grauen (roten) Kugel zu verändern. 

Du kannst auch die ganze Welle vorwärts und rückwärts bewegen, indem du sie irgendwo (au§er auf der Kugel) anklickst und mit gedrückter Maustaste ziehst. 

Die graphische Darstellung rechts unten zeigt die Beziehung zwischen den beiden Wellen. Du kannst die Wellen auch verändern, indem du die Kugeln auf der Darstellung umherschiebst. 


Richtig, oder sie können sich verstärken, wenn zwei hohe Punkte (Wellenberge) oder zwei niedrige Punkte (Wellentäler) aufeinander treffen.

Ja, wenn das Licht durch die zwei Spalte geht, so breitet es sich wie Wellen auf einem Teich aus, und wenn die Welle von einem Spalt auf die Welle von dem anderen Spalt trifft, so können sie sich verstärken oder auslöschen.

Dein Vergleich mit dem Teich ist sehr gut, denn das Gleiche passiert auf der Wasseroberfläche, wenn in einem Wellenbrecher zwei Öffnungen sind, durch welche die Wellen durchgehen können. Werfen wir doch mal einen Blick darauf, wie das aussieht. Das Bild unten zeigt zwei sich ausbreitende Wellen, die miteinander interferieren. Die hellen Flächen sind Wellenberge und die dunklen Wellentäler.

Interferierende Wellen

Dunkle Flächen = Wellentäler
Helle Flächen = Wellenberge 

Man sieht die Bewegung der Wellen, während sie miteinander interferieren. 


Oh, ich kann erkennen, wie die beiden Wellen die hellen und dunklen Flächen erzeugen. Die sehen aber nicht zufällig aus, da ist irgendein Muster drin. Licht verhält sich praktisch genauso wie Wasserwellen, aber es ist schwerer darzustellen, da es in drei Dimensionen passiert und man das Licht nur sehen kann, wenn es irgendwo auftrifft.

Wie in unserem Experiment in der Schule.  Genau. Schauen wir uns also dieses Experiment an... 



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