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Licht: Wie verändert sich ein Interferenzbild?
Die Änderungen eines Interferenzbildes hängen von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem der Wellenlänge des Lichts und der Geometrie des Experiments wie zum Beispiel der Abstand zwischen den Spaltöffnungen bei einem Doppelspaltexperiment.
a) Wenn die Wellenlänge kleiner wird
Wenn die Wellenlänge des Lichts in einem Interferenzexperiment kleiner wird, verschieben sich die Interferenzmaxima weiter auseinander. Die Ursache dafür ist, dass die Wegunterschiede zwischen Lichtwellen, die an verschiedenen Teilen des Experiments interferieren (z.B. an beiden Spalten eines Doppelspaltexperiments), größer sein müssen, um eine Phasenverschiebung, die zu konstruktiver Interferenz (Helles Maximum) führt, zu erreichen. Mathematisch ausgedrückt, lässt sich die Position der Maxima im Fall eines Doppelspaltexperiments durch die Gleichung \(\Delta x = (m \cdot \lambda \cdot L) / d\) beschreiben, wobei \(\Delta x\) der Abstand zwischen den Interferenzstreifen, \(m\) die Ordnung des Maximums (eine ganze Zahl), \(\lambda\) die Wellenlänge des Lichts, \(L\) der Abstand vom Schirm zum Doppelspalt und \(d\) der Abstand zwischen den zwei Spalten ist. Wenn \(\lambda\) kleiner wird, muss entweder \(m\) oder \(L\) sich erhöhen oder \(d\) sich verringern, um das gleiche \(\Delta x\) zu erreichen, was bedeutet, dass die Maxima weiter auseinanderliegen, wenn man \(m\), \(L\) und \(d\) konstant hält.
b) Die Spurlinien werden enger
Wenn mit "Spurlinien enger werden" gemeint ist, dass der Abstand \(d\) zwischen zwei interferierenden Quellen, wie z.B. die Spalten in einem Doppelspaltexperiment, verringert wird, dann bedeutet dies, dass die Interferenzstreifen auf dem Schirm weiter auseinander gezogen werden. Dies ist der gleichen Gleichung zu verdanken, die vorher genannt wurde: \(\Delta x = (m \cdot \lambda \cdot L) / d\). Hierbei führt eine Verringerung von \(d\) zu einer Erhöhung des Abstandes \(\Delta x\) zwischen benachbarten hellen Streifen oder Interferenzmaxima. Die Streifen erscheinen also weniger "eng" auf dem Bildschirm, sondern breiter bzw. weiter voneinander entfernt. Dies resultiert aus der Tatsache, dass für eine gegebene Wegdifferenz zwischen den Lichtwellen, die von den beiden Quellen kommen, ein größerer Winkelunterschied erforderlich ist, um zu den entsprechenden Punkten des Schirms zu gelangen, was zu einem breiteren Muster führt.
