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Interferenz, Kohärenz & Co

(Regina Dürr)

Interferenz
Unter Interferenz versteht man die Überlagerung zweier oder mehrerer Wellenzüge mit fester Phasenbeziehung ( feste Phasenbeziehung: der Unterschied zwischen den gleichzeitigen Schwingungszuständen zweier Schwingungen bleibt konstant). Interferenzerscheinungen können beim Zusammentreffen aller Arten von Wellen, zum Beispiel Wasserwellen, Dauerwellen oder elektromagnetischen Wellen, auftreten.

Erregt man zwei benachbarte Punkte einer Wasseroberfläche mit gleicher Frequenz und Phase (sprich, man wirft gleichzeitig zwei ungefähr gleich große Steine in die Oker), so gehen von den Erregungszentren zwei kreisförmige Wellenzüge aus. Dort wo diese Wellenzüge aufeinandertreffen kommt es zur Interferenz. Das charakteristische Interferenzmuster entsteht (Siehe Abbildung 21).


Abb. 21: Interferierende Wasserwellen in einer Wellenwanne.

Haben die beiden Wellenzüge die gleiche oder fast gleiche Amplitude (Amplitude: Größtmögliche Auslenkung einer Schwingung), wird dieses Muster besonders deutlich. Trifft ein Wellenberg auf einen anderen Wellenberg, so addieren sich die Auslenkungen zu einem doppelt so großen Wellenberg. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung. Nach dem Verlassen des Interferenzgebietes weisen die beiden Einzelwellen keine Spur des Zusammentreffens auf. Das bedeutet, die Interferenz beruht auf dem Superpositionsprinzip, dem Prinzip der ungestörten Überlagerung.

Auch Licht kann man zur Interferenz bringen, was der entscheidende Beweis für seine Wellennatur ist. Da es aber, auch bei der Verwendung von Lasern, unmöglich ist, beobachtbare Interferenz mit zwei unabhängigen Lichtquellen zu erzeugen, spaltet man das Licht einer Lichtquelle in zwei Teilbündel auf. Dadurch erhält man zwei Wellenzüge mit fester Phasenbeziehung, die man miteinander interferieren läßt. Bei Interferenz ist hierbei die Gesamtintensität in den Maxima (Intensität: Bestrahlungsstärke): Iges= ( A1 + A2 )², wobei A1 und A2 die Amplituden der Lichtwellen sind. Unter Verwendung von I = A2 erhält man: Iges=I1 + I2 + 2 A1 A2. Überlagert man dagegen das Licht, ohne daß es interferiert, so ist die Gesamtintensität gleich der Summe der Einzelintensitäten: Iges = I1 + I2. Für I1 = I2 erhält man also die doppelte Intensität im Vergleich zur Überlagerung von Lichtquellen ohne feste Phasenbeziehung.


Autor: 
Regina Dürr