Interferenz Grundlagen
Grundlagen zu Interferenz und Beugung
Überlagern sich Kreiswellen, die von zwei (oder mehr) Erregern auf einer Wasseroberfläche ausgehen, durchdringen sich diese ungestört und entfernen sich mit der Ausbreitungsgeschwindgkeit c von ihren Zentren. Diese Überlagerung von Wellen wird auch als Interferenz bezeichnet. Die Summe der interferierenden Wellen wird als Interferenzbild oder Interferenzmuster bezeichnet.
Trifft eine Welle auf eine Öffnung oder ein Hindernis, verändert sich ihre Ausbreitungsrichtung. Diesen Vorgang bezeichnet man als Beugung oder Streuung. Beugung darf man nicht mit Brechung verwechseln, von Brechung wird gesprochen, wenn Licht in ein anderes Medium übergeht.
Wie im ersten Bild links oben zu erkennen ist, wandelt ein sehr schmaler (Einfach-)Spalt eine ebene Wellenfront in eine Kreiswelle um, wie sie ein punktförmiger Erreger erzeugt. Das ist nicht weiter verwunderlich, da sich die Wasserteilchen im Spalt auf und ab bewegen und diese Störung sich hinter dem Spalt in alle Richtungen fortpflanzt. Dennoch ist es bemerkenswert, dass im sogenannten „geometrischen Schattenraum” Wellenbewegungen vorhanden sind. Aber nicht nur beim sehr schmalen Spalt kann man sich das entstehende Wellenbild mit Hilfe von punktförmigen Erregern erklären. Es war der Physiker Christian Huygens (1629-1695), der als erster eine einfache Grundannahme formulierte, die heute als „Huygensches Prinzip” bezeichnet wird:
„Jeder Punkt einer Wellenfront kann als Ausgangspunkt von Elementarwellen (Kreiswellen) angesehen werden. Die Einhüllende aller Elementarwellen stellt die neue Wellenfront da.”
In den beiden Bildern rechts ist der breite Spalt gedanklich durch acht punktförmige Erreger ersetzt worden. Das entstehende Wellenbild entspricht (näherungsweise, da es endlich viele Erreger sind) dem des breiten Spaltes, der von einer ebenen Wellenfront getroffen wird.