Doppelspalt und Gitter

Lehrplanbezug

Die Beugung elektromagnetischer Wellen an Doppelspalt und Gitter ist Lehrplaninhalt an Gymnasien in Jahrgangsstufe 11.

Video

Download (160 MB, rechter Mausklick)

Download (3,7 MB, rechter Mausklick)

Hinweise zur Durchführung

Am einfachsten lässt sich der Versuch mit einem einfachen Laser und einem Gitter durchführen. Komplizierte optische Aufbauten und Abbildungen mit Linsen lenken nur vom eigentlichen Lerninhalt ab.
Bei einem Abstand von ca. 5m zwischen Gitter und Schirm (Wand) sind alle Phänomene gut sichtbar. Man kann natürlich das ca. 15 cm breite Interferenzbild mit einer Kamera vergrößern.
Es sollte ein Mehrfachspalt mit immer demselben Spaltabstand b verwendet werden. Verwendet man verschiedene Gitterkonstanten g, liegen die Maxima nicht an denselben Stellen.
Es muss unbedingt sichergestellt werden, dass die Schüler nicht durch den Einsatz des Lasers gefährdet werden.

Didaktische und schulartspezifische Hinweise

Motivation vom Doppelspalt zum Gitter zu gehen kann die Frage nach größerer Intensität am Schirm sein.
Wichtig ist darauf hinzuweisen, dass die Maxima unabhängig von der Anzahl der beleuchteten Striche n immer an denselben Stellen am Schirm liegen und für die Anzahl der Nebenmaxima n – 2 gilt. Um die Nebenmaxima zu erklären, sollte man sich auf die verschiedenen Kombinationen der einzelnen Teilstrahlen für eine destruktive Interferenz beziehen (z.B. gibt es bei 4 Spalten 3 Möglichkeiten aus jeweils 2 Strahlen, die sich gerade unter einem bestimmten Winkel aufheben). Diese Stellen haben dann die Intensität null und begrenzen somit die 2 Nebenmaxima. Um die geringere Intensität der Nebemaxima kann man Zeigerdiagramme verwenden, was allerdings mit einem hohem Zeitaufwand verbunden ist.

Auf die Beugung am Einfachspalt sollte höchstens hingewiesen werden.

Besonders eindrucksvoll ist Interferenz mit akustischen Wellen. Dazu braucht man nur einen Funktionsgenerator und zwei Lautsprecher, die man jeweils an dieselben Ausgänge anschließt und nahe nebeneinanderstellt. (Raumakustik in Konzertsälen)

Weiteres Material und Links

Videos

                              Reflexionsgitter

Links

Leifi	Beugung und Interferenz
	Interferenz zweier punktförmiger Quellen
PhET	Beugung von Wellen
Abi-Physik.de	Interferenz
Universität Wien	Wellenoptik