Physik - Beugung und Inferferenz bei Wellen?
Hallo
Kann wer folgende Aufgaben evtl. beantworten?:
Zwei Steine werden zeitgleich mit etwas Abstand in einen vollkommen stillen See geworfen.
a) Erkläre, wie es dazu kommt, dass an bestimmten Stellen die Wasseroberfläche vollkommen ruhig bleibt, obwohl sich dort die beiden Wellen überlagern.
b) Laserlicht der Wellenlänge 𝜆 = 630 nm fällt auf ein Gitter mit einem Gitterabstand von 𝑔 = 2 μm. In einem Abstand von 2 m hinter dem Gitter ist ein Interferenzmuster auf einer Wand zu beobachten.
c) Skizziere das auf der Wand zu beobachtende Muster.
d) Berechne, welchen Abstand das 2. Beugungsmaximum vom 0. Beugungsmaximum besitzt.
e) Erläutere, was man unter der Kleinwinkelnäherung versteht und bewerte, inwiefern diese Näherung bei der vorliegenden Situation angewendet werden darf.
1 Antwort
a) Wenn man zwei Steine ins Wasser wirft und die Wasseroberfläche beobachtet, dann kann man feststellen, dass sich bestimmte Bereiche nicht bewegen. Dies liegt an der Interferenz von Wellen. Die beiden (aus dem Aufprall eines Steins verursachten) Elemantarwellen interferieren miteinander was dazu führt, dass einige Bereichen, wo Wellenberge und Wellentähler aufeinandertreffen, diese sich auslöschen (destruktive Interferenz) und einige Bereiche, wo Wellenberge auf Wellenberge oder alternativ Wellentähler auf Wellentähler treffen, diese sich verstärken (konstruktive Interferenz).
b) Hier habe ich die Frage/Aufgabe nicht verstanden, also habe ich einfach die Abstände zwischen den Maxima berechnet...
c) Ungefähr so sollte das aussehen:
d) Der Abstand beträgt 126cm. Das ist eigentlich das selbe wie das was ich in b) gemacht habe, nur dass ich halt k=2 gesetzt habe.
e) Die Kleinwinkelnäherung ist eine Vereinfachung, die strenggenommen ungenau ist, allerdings zu (fast) richtigen Werten führt. Manchmal muss diese angewendet werden, um ein Ergebnis berechnen zu können, da es keinen anderen Weg gibt. Man darf die auch nur anwenden, wenn die Winkel sehr klein sind. (Faustregel gilt bis ca. 10°)
In diesem Fall wurde die Kleinwinkelnäherung bei
sin(a) = tan(a)
gemacht. Dabei sind beiden Werte (sofern a klein bleibt) fast gleich, weshalb diese Annäherung legitim ist. Man geht (ich weiß nicht wie tief du das jetzt bei deiner Aufgabe brauchst) davon aus, dass die Hypothenuse zwischen der Spaltöffnung und dem gewünschten Maximum ungefähr der Ankathete (also dem Abstand zwischen Spaltöffnung und dem Maximum nullter Ordnung) beträgt.
Hoffe du hast Spaß an Physik und ich konnte fir weiterhelfen. By the Way bist du Schüler? Wenn ja Physik-LK oder Physik-GK?
Wow, vielen Dank für die Mühe erstmal!! Das hilft mir bei der Klausur morgen sehr weiter.
Ja, ich bin Schüler und mache Physik-GK (13. Klasse). Aber ich mache es nur, weil ich es muss und mir macht es eigentlich überhaupt kein Spaß. D: