können sich Lichtwellen gegenseitig auslöschen
Beim Schall ist es ja bekannt, das man eine Phasen-Verschiebung dafür nutzen kann um Schallenergie zu neutralisieren. Aber mal angenommen ein Spiegel würde sich mit Lichtgeschwindigkeit auf die Sonne zu bewegen, würde die Energie den Spiegel schmelzen oder würde es zu einer Auslöschung der Lichtwellen kommen?
12 Antworten
Du kannst Lichtwellen tatsächlich auslöschen, wenn einen gegenläufige Welle um 180° zu ihrem Gegenüber verschoben ist. Irgendwo hat Licht ja auch Welleneigenschaften. 2 gegenläufige Seilwellen lassen sich ja auch auslöschen
Wohin die Energie der Wellen geht weiß man allerdings nicht...recht intressantes Thema
Es findet keine globale Auslöschung statt, sie ist örtlich bzw. zeitlich lokalisiert.
Die Welle breitet sich ja weiter aus, die Energie wird also weiter transportiert. Ich glaube die folgende Animation vermittelt die Idee dahinter ganz gut (ist aus dem Wiki-Artikel zur interferenz)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3c/Standing_waves1.gif
Naja...die Animation trifft ja nicht wirklich die Frage. Da treffen 2 exakt gleiche Wellen aufeinander. verschiebe die 2. doch mal um eine halbe Periode, beziehungsweise 180° in der Phase, dann löschen sich Wellen am Auftreffpunkt aus.
Wenn Du mir eine Erklärung dafür liefern kannst, was dann mit der Energie passiert, wäre ich begeistert, soweit ich weiß, gibt es dafür nämlich keine schlussige, begründete und fundierte Erklärung.
Der Abstand der Quellen der Wellen sind komplett frei.
Ich nehme an, du stellst hast als Wellenfunktion sowas im Kopf:
E(t)=E0 * cos(w * t+Phi)?
Wenn man damit zwei "Wellen" bei geeigneter Phasenverschiebung interferieren lässt, findet wirklich eine komplette Auslöschung statt.
ABER: Alle Wellen sind Orts-, wie auch Zeitabhängig:
E(t,x)=E0*cos(wt-kx+Phi),
wobei das Vorzeichen des kx-Terms die Ausbreitungsrichtung angibt. Wenn du jetzt zwei gegenläufige Wellen interferieren lässt, können sie an einem Ort um 180° Phasenverschoben sein und sich auslöschen, dafür findet aber anderswo eine konstruktive Interferenz statt und die Wellen verstärken sich. In der Summe geht also keine Energie verloren :)
Naja, das erste ist ja ne Schwingung und keine Welle und eine Schwingung kann sich schlecht im Raum ausbreiten ^^ Aber ich versteh was Du meinst.
Allerdings, wenn sich 2 Wellen einmal an der Stelle x ausgelöscht haben, können sie nicht weiter interferieren... Wenn nur mal angenommen man hätte 2 Wellen mit der Wellenlänge 2(pi)m und der Frequenz 1Hz
die eine wie folgt dargestellt:
A(t,x) = A0•cos(1Hz•t - x/m)
die 2.
A(t,x) = -A0•cos(1Hz•t - x/m)
die beiden löschen sich bei aufeinandertreffen vollkommen aus und können danach nicht mehr interferieren
Darum ja auch in Anführungzeichen "Welle" ^^
Dann sind diese Wellen Gleichgerichtet, was in der Realisierung dezent problematisch wird:
-Beispiel 1: Seilwellen mit zwei gegenläufigen "Antrieben". Entweder sind die Antriebe versetzt, was aber unterschiedliche Laufweiten bedeutet, also verschiedene x-Werte, was auch wieder zu konstruktiver Interferenz führt, oder du bringst die Antriebe an der gleichen Stelle an, dann wird überhaupt keine Schwingung erzeugt, höchstens werden die Antriebe aufgearbeitet^^
-Beispiel 2: Optisch, also EM-Wellen. Im Regelfall kann nur Licht aus einer Lichtquelle mit sich selbst interferieren. Du musst den Lichtweg also entsprechen Teilen, zT verlängern und wieder zusammenführen...wenn es ohne Probleme funktioniert (gerade keine Zeit das durchzurechnen, sollte aber...??) stellt es für das Licht auf den beiden getrennten Wegen (mMn) eine Art Reflektion an einem festen Ende dar, es bildet sich also eine stehende Welle mit konstr. und destr. Interferenzerscheinungen aus.
Dein erstes Beispiel versteh ich nicht, angenommen ich stelle mich an das eine des Ende des seiles, lenke es nach unten aus und du an der anderen lenkst es nach oben aus. (Natürlich so, dass eine Welle entsteht) Dann löschen sich unsere Wellen aus ^^ unabhängig von ihrem Treffpunkt. Wichtig ist dabei nur die Gleiche amplitude, Freq, und wellenlänge.
-Zum 2. Beispiel ist es mir neu, dass Licht nur interferiert, wenn es aus der selben Lichtquelle stammt. Das Doppelspalt experiment funktioniert doch auch mit einzelnen Photonen aus unterschiedlichen Quellen.
Zu 1.: Das wären dann aber gegenläufige Seilwellen, also einmal mit -kx und einmal mit +kx. Wenn sie sich also an einem Punkt zu einem Zeitpunkt auslöschen, sieht es zum gleichen Zeitpunkt "weiter drüben" wieder anders aus.
2.:Normalerweise hast du aber eine Lichtquelle und dann zwei Spalte. Um eine ortsfeste Interferenz zu erzeugen, muss das Licht kohärent sein, und das ist im Regelfall nur mit einer einzelnen Lichtquelle möglich. Natürlich ist Interferenz auch so möglich, aber dann nicht stationär.
-zu 1.: Das mit dem weiter drüben versteh ich jetzt ehrlich gesagt nicht. Die Welle existiert nur auf dem Seil, da ja ein gekoppeltes Schwingungsfähiges System benötigt wird. Was meinst Du also genau mit "weiter drüben"? Neben dem Seil?^^
-2.: Führt doch aber darauf, dass es theoretisch möglich ist, oder nicht?
1.:Ich meinte weiter vorne oder weiter hinten. Währed dann nämlich der eine kx-Term abnimmt, nimmt der andere zu, bei konstantem w*t und Phi, also bleibt die 180°-Verschiebung nicht erhalten
2.:Wie gesagt, wenn auch ohne Garantie: Damit die Wellen gleichläufig interferieren können, müssen sie auf getrennten Wegen ankommen, wobei an dem "Verbindungspunkt" keine weitere ausbreitung möglich ist. Deswegen sollten die Wellen sich verhalten, wie die Reflektion einer Seilwelle an einem festen Ende und eine stehende Welle ausbilden.
Ich kann ja meinen nach den Semesterferien mal fragen :)
Wenn ich dich richtig verstehe, glaubst du mir immer noch nicht ganz^^ Auch wenn sich zwei Wellen an einer Stelle auslöschen,also destruktiv interferieren, breiten sie sich trotzdem weiter aus und können dann auch konstruktiv interferieren.
Nein tut mir leid, das glaube ich Dir nicht ^^
2 gegenläufige invertierte Wellenpulse löschen sich nun mal aus, ohne irgendwas über zu lassen ^^
schau dir mal http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/swave1.html
an und setze vor eine der beiden Wellengleichungen ein Minus ;)
solltest Du das Thema allerdings bereits in einer Vorlesung direkt so behandelt haben und Dir 100%ig sicher sein, ziehe ich jegliches Bedenken zurück ^^
zalto hat die Interferenz gut beschrieben. Es gäbe keine völlige Dunkelheit, sondern ein Muster von konzentrischen,hellen und dunklen Ringen. Dein Gedanke mit dem Sonnenspiegel scheitert an der Relativitätstheorie. Nach Einstein ist die Lichtgeschwindigkeit immer gleich. Nachgewiesen wurde das durch zwei Interferenzstrecken, eine relativ ruhende und eine bewegte (ähnlich Deinem Spiegel). Ergebnis: keine Phasenverschiebung, Licht trifft immer mit c auf und wird dennoch immer nur mit c reflektiert.
Egal ob Licht oder Schall: eine Auslöschung durch destruktive Interferenz ist möglich ABER aus Gründen der Energieerhaltung gibt es immer dann, wenn es destruktive Interferenz gibt, an anderer Stelle auch konstruktive Interferenz. Die kann man dann zwar noch durch Absorption o.ä. dämpfen, aber nicht beseitigen. D.h. ist es an einer Stelle dunkler, wird's an anderer Stelle heller. Oder ist's an einer Stelle leiser, ist's anderswo lauter.
Deine Vorstellung über das Prinzip des Spiegels ist merkwürdig. Der Spiegel reflektiert immer ca. 98% des eintreffenden Lichts. Da, laut Relativitätstheorie, die Geschwindigkeit des eintreffenden Lichts unabhängig von der Bewegung des Spiegels ist, passiert nichts Besonderes, egal wie schnell der Spiegel fliegt. - Übrigens kann er die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen, er wird also immer etwas langsamer sein.
Licht ist sowohl klassisch elektromagnetisch als auch nicht-klassisch quantenfeldtheoretisch so schwer erfassbar, dass Vergleiche mit klassisch-mechanischen-optischen Vorgängen meistens zu falschen Vorstellungen führen. Das kann man sich vergegenwärtigen, indem man sich Licht jeweils sowohl in Teilchen- als auch Wellenform vorstellt. In der ersteren geschieht gar keine Interferenz.
Und kein Spiegel kann Lichtgeschwindigkeit erreichen.
Hi Pynero, hatten wir nicht erst vor wenigen Stunden ein ähnlich spannendes Thema?