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Physik

Wellenoptik und Lichtbrechung

Doppelspaltexperiment

Physik2.184Aktualisiert 11. Okt. 20263 Seiten

Doppelspaltexperiment in der Physik leicht erklärt

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Riccardo Celori@riccardocelori_byea
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Licht ist viel faszinierender, als es auf den ersten Blick scheint! Das Doppelspaltexperiment beweist, dass sich Licht wie eine Welle verhält und dabei erstaunliche Interferenzmuster erzeugt. Außerdem lernst du den Dopplereffekt kennen, der erklärt, warum Sirenen anders klingen, je nachdem ob sie sich dir nähern oder sich entfernen.
Physik, Wellen - Doppelspaltexperiment – Seite 1

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Das Doppelspaltexperiment - Licht als Welle

Das Doppelspaltexperiment ist der Beweis dafür, dass Licht sich wie eine Welle verhält. Wenn du Licht durch zwei schmale Spalte schickst, entstehen am Schirm dahinter helle und dunkle Streifen - ein Interferenzmuster. Obwohl du nur zwei Lichtpunkte erwarten würdest!

Nach dem Huygenschen Prinzip entstehen hinter jedem Spalt Kreiswellen, die sich überlagern. Diese Interferenz der Wellen sorgt für das streifige Muster am Schirm.

Destruktive Interferenz passiert, wenn ein Wellenberg auf ein Wellental trifft - sie löschen sich gegenseitig aus und du siehst dunkle Bereiche (Minima). Bei konstruktiver Interferenz treffen Wellenberg auf Wellenberg oder Wellental auf Wellental - das Licht wird verstärkt und du siehst helle Streifen (Maxima).

Merktipp: Konstruktiv = verstärkend (hell), destruktiv = auslöschend (dunkel)

Physik, Wellen - Doppelspaltexperiment – Seite 2

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Berechnungen am Doppelspalt

Der Gangunterschied Δs entscheidet, ob du helle oder dunkle Streifen siehst. Das passiert, weil die Lichtwellen unterschiedlich lange Strecken zurücklegen müssen.

Für konstruktive Interferenz (helle Maxima) gilt: Δs = n·λ mitn=0,1,2,3...mit n = 0, 1, 2, 3.... Für destruktive Interferenz (dunkle Minima) gilt: Δs = 2n+12n+1·λ/2.

Die wichtigste Formel für Berechnungen ist sin α = Δs/d ≈ Sk/e. Damit kannst du die Wellenlänge des Lichts bestimmen: λ = (Sk·d)/(e·n) für Maxima.

Praxistipp: Diese Formeln brauchst du definitiv in der Klausur - übe sie an verschiedenen Beispielen!

Physik, Wellen - Doppelspaltexperiment – Seite 3

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Der Dopplereffekt

Der Dopplereffekt erklärt, warum sich Töne verändern, wenn sich die Quelle bewegt. Kennst du das von Krankenwagen? Die Sirene klingt höher, wenn sie sich nähert, und tiefer, wenn sie sich entfernt.

Bei einem ruhenden Empfänger und bewegtem Sender gilt: fe = f/1±v/c1 ± v/c. Bewegt sich dagegen der Empfänger und der Sender steht still, dann: fe = f·1±v/c1 ± v/c.

Das obere Vorzeichen (+) verwendest du beim Annähern, das untere Vorzeichen (-) beim Entfernen. Dabei ist f die ursprüngliche Frequenz, v die Geschwindigkeit und c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle.

Alltagsbezug: Der Dopplereffekt funktioniert auch bei Licht - so messen Astronomen, ob sich Sterne von uns weg bewegen!

Wir dachten schon, du fragst nie...

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