Beugung an einer Kante

Das Standardbeugungsobjekt im Physikunterricht ist ein Spalt, der parallele Interferenzstreifen erzeugt (wenn er voll ausgeleuchtet wird). Dabei versteht man unter einem Spalt in der Optik meistens ein Rechteck, das in eine Richtung "unendlich lang" ist.

Was passiert, wenn man nur eine Seite des "unendlich langen" Spalts nimmt? Dann wird das Licht (oder allgemeiner die Welle) an einer Kante gebeugt.

Wie sieht nun das Beugungsmuster aus? Hören Sie einmal hinter einem Hochhaus auf den Lärm des Straßenverkehrs :-)

 
Copyright M. Komma | kante.mw

Die Kante liegt bei x = 0. Die Intensitätsverteilung (auf einem Schirm in der x-y-Ebene bei z = 20) wurde in Fresnel-Näherung berechnet und ist in linearem Maßstab dargestellt.
Copyright M. Komma | kante.mw

So kommen die Graustufen zustande (Intensität nach oben). Beim Export des Maple-Plots nach GIF entstehen leider Streifen...
Copyright M. Komma | kante.mw
Intensitätsverteilung in der x-z-Ebene, also
in Richtung der einfallenden ebenen Welle.
Das Bild links erinnert stark an die Anströmung einer Kante im Windkanal. Ob Licht wohl doch aus Teilchen besteht?

Nun ja - die "Wirbel" rechts unten sind nur Moiré-Effekte und Teilchen können auch nicht interferieren.

Aber es ist schon erstaunlich wie eine Welle reagiert, wenn man "eine Hälfte abschneidet"...
Das Licht gelangt also auch in den (geometrischen) Schattenraum und in der beleuchteten Halbebene entstehen Interferenzstreifen.
Die Geometrie einer Kante lässt sich nicht ändern. Was wird also in den folgenden Animationen geändert? 
Copyright M. Komma | kante.mw
Lineare Darstellung der Intensitätsverteilung.
Copyright M. Komma | kante.mw
Logarithmische Darstellung der Intensitätsverteilung.
 


Copyright M. Komma | kante.mw Copyright M. Komma | kante.mw
Logarithmisch-3D Logarithmisch mit falscher Farbe 

Anmerkungen:

© M. Komma 10/2010 

Links:

'Moderne Physik mit Maple'

HOME | Physik | Elektrizität | Optik | Atomphysik | Quantenphysik | Top