Beugung und Interferenz am Doppelspalt und Gitter

Da in der Beugungsbeziehung die Wellenlänge enthalten ist

$\sin \varphi = \frac{λ}{d} \Rightarrow λ = d\cdot \sin \varphi$

kann durch Bestimmung des Winkels zum ersten Beugungsmaximum mit Hilfe der Beziehung

$\tan \varphi = \frac{s}{a} \Rightarrow \varphi = \arctan \frac{s}{a}$

die Wellenlänge des beim Experiment verwendeten Lichts errechnet werden.

Beugungs- und Interferenzerscheinungen lassen sich auch an Reflextionsgittern beobachten, da bei einem entsprechend feinen Gitter sich die reflektierten Lichtwellen teilweise auslöschen können.

Aus einem Werbeprospekt

Es gibt nur wenige Situationen im Alltag, in denen du die Wellennatur des Lichts bemerken kannst. Ein Beispiel ist das färbige Schillern einer CD im weißen Licht. Wie kommt es zustande? Die Information auf einer CD ist in Form von Pits gespeichert, die in die Oberfläche eingepresst oder eingebrannt werden (folgende Abb.). Hindernisse, die sich wie die CD-Oberfläche aus vielen Spalten zusammensetzen, nennt man optische Gitter. Die Beugungseffekte sind ganz ähnlich wie bei einem Doppelspalt: Es entstehen viele helle Streifen.

Pits und Spurabstand bei einer CD (bei einer DVD ist der Spurabstand sogar nur 0,75 pm) im Vergleich mit der Wellenlänge des Lichts.

Der Spurabstand der Pits liegt in der Größenordnung der Lichtwellenlänge. Daher wird das einfallende Licht stark gebeugt. Beugung und Interferenz hängen aber von der Wellenlänge des Lichts ab (siehe folgende Abb.). Bestimmte Farben löschen sich daher durch destruktive Interferenz auch nur an bestimmten Stellen aus. Das weiße Licht wird somit in seine einzelnen Komponenten zerlegt.

Beugungsmuster und Interferenzeffekte hängen bei gleichem Gitterabstand von der Wellenlänge ab. Die Wellenlänge von rotem Licht ist etwa doppelt so groß wie die von blauem. Die Interferenzmuster sind bei blauem Licht wesentlich enger.

Schmetterlingsflügel verhalten sich wie optische Reflexionsgitter.

MikroStrukturen im Flügel bewirken, dass die Lichtwellen in alle Richtungen reflektiert (gestreut) werden. Für jede Wellenlänge gibt es eine bestimmte Raumrichtung, in der sich die von zwei benachbarten Elementen reflektierten Wellen verstärken. Die Farbe des Flügels hängt daher von unserer Blickrichtung ab.