Aufgabe 1: Doppelspalt
Das Laserlicht trifft senkrecht auf einen Doppelspalt mit einem Spaltabstand von 554 µm. In 3,5 m Entfernung befindet sich ein Schirm, auf dem ein Streifenmuster sichtbar wird. Die Intensitätsverteilung zeigt das abgebildete Diagramm.
Dies führt zu einem Interferenzmuster aufgrund des Huygensschen Prinzips, das besagt, dass jeder Punkt einer Welle ein neuer Ausgangspunkt für eine radiale Elementarwelle ist. Dadurch entstehen konstruktive und destruktive Interferenzen, die zu Intensitätsmaxima und -minima führen.
Aufgabe 2: Beugungsobjekte
Es stehen ein Doppelspalt, ein Vierfachspalt und ein Gitter zur Verfügung. Diese werden senkrecht zur Strahlrichtung in den Strahlengang eines Lasers gestellt. Es ist zu bestimmen, welches Beugungsobjekt zur möglichst genauen Bestimmung der Wellenlänge des Lasers gewählt werden sollte.
Aufgabe 3: Gitter
Ein Gitter mit 50 Strichen pro mm wird in den Strahlengang einer Lichtquelle gebracht. Es ist zu berechnen, wie breit das Spektrum 1. Ordnung auf dem Schirm ist und ab welcher Ordnung k sich die Spektren auf dem Schirm mit den Spektren der nächsthöheren Ordnung überlappen.
Die physikalischen Konstanten sind: Elementarladung e=1,60210^-19 C, Magnetische Feldkonstante μ=1,256610^-6 Tm/A, Elektronenmasse m=9,10910^-31 kg, Elektrische Feldkonstante ε=8,854210^-12 C/Nm², Lichtgeschwindigkeit c=299792458 m/s.
Bei der Beugung von Laserlicht durch einen Doppelspalt entsteht aufgrund des Huygensschen Prinzips ein Interferenzmuster, das zu Intensitätsmaxima und -minima führt.
Es ist empfehlenswert, das Gitter zur Bestimmung der Wellenlänge des Lasers zu verwenden, da bei diesem Beugungsobjekt die Lage der Minima zwischen den Maxima berechnet werden kann.
Das Spektrum 1. Ordnung auf dem Schirm ist 1 mm breit. Bei der k-ten Ordnung überlappen sich die Spektren auf dem Schirm mit den Spektren der nächst höheren Ordnung, und die Überlappung tritt bei einer Wellenlänge von etwa 400 nm auf.
Die Überlappung der Spektren des k-ten Ordnung erfolgt ab einer Wellenlänge von 780 nm.
Beim Gitter ergeben sich viele Nebenmaxima aufgrund der vielen Spalte, die zu einer komplexen Intensitätsverteilung führen. Da alle drei Beugungsobjekte den gleichen Spaltabstand und die gleiche Wellenlänge des Lichts besitzen, befinden sich die Maxima bei allen drei Beugungsobjekten an ähnlichen Stellen.
