Interferenz und Beugung

1. Wie dick muss eine Aufdampfschicht sein, um eine Glasoberfläche für Licht der Wellenlänge zu entspiegeln? Was gilt für ?
2. Eine plankonvexe Linse auf einer Glasplatte zeigt im reflektierten Laserlicht (632 ) dunkle Newton-Ringe von (1. Ring) und 1,40 mm Radius (3. Ring).
   Wie groß ist der Krümmungsradius der Linse?

Hinter einem Gitter mit Strichabstand Linien pro Millimeter treten ein Beugungsmaximum 1. Ordnung bei und 2. Ordnung bei auf.

1. Welche Wellenlänge hat das senkrecht auftreffende Laserlicht?
2. Welche Unterschiede treten bei Sonnenlicht auf? (1. Ordnung)
3. Welcher Unterschied besteht zum Lichtdurchgang durch ein Prisma?

Bei der Beugung an einem breiten Spalt erscheint das Minimum 1. Ordnung auf dem entfernten Schirm vom zentralen Maximum entfernt.

1. Wie groß ist die Wellenlänge des verwendeten Lichts?
2. Wie ändert sich das Beugungsbild, wenn der Spalt verbreitert wird?
3. Wie ändert sich das Beugungsbild am Doppelspalt (im Abstand der Spaltbreite)?

1. Erklären Sie, warum Seifenblasen in bunten Farben schillern.
2. Eine Seifenblase, die von Luft umgeben ist, hat einen Brechungsindex von Ein Bereich erscheint im senkrecht reflektierten Licht rot . Geben Sie zwei mögliche Schichtdicken der Seifenhaut an.
3. Welche Wellenlängen aus dem sichtbaren Spektralbereich werden bei der Reflexion an einer dicken Seifenschicht mit dem Brechungsindex bei senkrechtem Lichteinfall
   (i) verstärkt bzw.
   (ii) ausgelöscht?
   Das für das menschliche Auge wahrnehmbare Lichtspektrum liegt bei Wellenlängen zwischen und .

Eine Kameralinse aus Glas mit dem Brechungsindex sei zur Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit mit einer Beschichtung mit Brechungsindex vergütet und habe überall die gleiche Dicke. Betrachten Sie die Linsenoberfläche als eine ebene Platte.

1. Welche Dicke muss die Beschichtung aufweisen, damit in 1. Ordnung das Licht der Wellenlänge nicht reflektiert wird?
2. Gibt es destruktive Interferenzen für andere sichtbare Wellenlängen?
3. Um welchen Faktor wird der Reflexionsgrad von Licht der Wellenlängen und durch diese Beschichtung verringert? Vernachlässigen Sie die Differenzen der Amplituden des an beiden Oberflächen reflektierten Lichtes.

Welche optischen Weglängendifferenzen in den beiden Armen eines Michelson-Interferometers sind höchstens zulässig, damit gerade noch Interferenzstreifen beobachtet werden können unter Verwendung von:

1. Laserlicht ist die spektrale Halbwertsbreite)
2. Licht aus einem angeregten Atomstrahl
3. weißem Licht (Näherung)

1. In kristallinem Natrium sitzen die Atome auf den Eck- und Mittelpunkten eines Gitters (flächenzentriert kubisches Gitter), das aus würfelförmigen Einheitszellen der Kantenlänge aufgebaut ist. Sie reflektieren monochromatische Röntgenstrahlung der Wellenlänge an den zu den Würfelseiten parallelen Netzebenen.
   Bei welchen Winkeln tritt Bragg-Reflexion auf?
2. Ein Neutronenstrahl fällt auf polykristallines Wismut (Gitterebenenabstand Ab welcher Neutronenenergie ist keine Streuung mehr möglich? Für die Energie gilt , mit dem Wellenvektor des Neutrons. Die Neutronenmasse beträgt , das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum beträgt .

Ein Doppelspalt-Experiment wird mit einen Helium-Neon-Laser der Wellenlänge durchgeführt. Stellt man einen transparenten Kunststoffstreifen vor einen der Spalte, so beobachtet man eine Verschiebung des Interferenzmusters um Streifen. Wird das gleiche Experiment jedoch unter Wasser durchgeführt, dann verschiebt sich das Interferenzmuster lediglich um Streifen. Der Brechungsindex von Wasser beträgt .

Berechnen Sie die Dicke und den Brechungsindex des Kunststoffstreifens.

Ein Gitter mit Spalten, dessen Spaltabstand und Spaltbreite ist, werde von einer kohärenten Lichtquelle mit einer Wellenlänge von bestrahlt.

1. Bis zu welcher Ordnung kann man die Interferenzmaxima sehen?
2. Gibt es Interferenzmaxima, die man im Interferenzbild nicht als solche erkennt? Wenn ja, warum und treten sie hier auf?
3. Welche Unterschiede im Interferenzbild würden Sie erhalten, wenn Sie statt eines Gitters einen Doppelspalt verwenden?

Ein Spalt, der von einer Lichtquelle beleuchtet wird, befindet sich im Abstand von vor einem Beugungsgitter (Strichzahl , Strichabstand ). Hinter dem Gitter befindet sich in Entfernung ein unendlich großer Schirm.

1. Bestimmen Sie die Breite , die der Spalt höchstens haben darf, damit das Interferenzmuster des Gitters für Wellenlängen im Bereich von nicht beeinträchtigt wird.
2. Wie viele Interferenzmaxima sind auf dem Schirm zu sehen.
3. Wie weit liegen die Maxima 2. Ordnung für die Wellenlängen und auseinander?

Gegeben ist ein Dreifachspalt 1. Alle Spaltbreiten seien gleich. Die Spaltabstände seien d bzw. .

1. Bei welchem Winkel tritt das erste Hauptmaximum auf
2. Das Ergebnis aus a) sei . Die Intensität in Richtung des Maximums nullter Ordnung sei . Wie groß ist die Intensität in Richtung ?

Das an einer auf Wasser schwimmenden dünnen Ölschicht reflektierte Sonnenlicht erscheint bei schräger Beleuchtung unter dem Winkel grün

1. Wie dick ist die Schicht
2. Welche Wellenlänge würde bei senkrechter Beobachtung bevorzugt reflektiert?

1. Die Quelle emittiere zunächst monochromatische Strahlung der Wellenlänge . Im Punkt beobachtet man das Auftreten von Interferenzmaxima, wenn der Spiegel M1 um die Strecke in Strahlrichtung verschoben wird. Bestimmen sie die Wellenlänge
2. Zwischen Strahlteiler und Spiegel wird nun eine evakuierte Zelle der länge gestellt. Während des Auffüllens der Zelle mit -Gas bis zum Atmosphärendruck wird das Auftreten von Interferenzmaxima beobachtet. Bestimmen Sie den Brechungsindex von bei Atmosphärendruck. Wie lang muss dazu die Köheränzzeit des Lasers sein?

3. Mit dem Michelson-Interferometer können zwei eng benachbarte Wellenlängen aufgelöst werden. In Abhängigkeit von der Verschiebung des Spiegels beobachtet man maximale Intensität, wenn die einzelnen Interferenzbilder für die Strahlung der beiden Wellenlängen zusammenfallen. Die Quelle emittiere nun zwei Strahlungen der Wellenlangen und mit . Die Strecke, die der Spiegel zwischen zwei benachbarten maximaler Intensität verschoben werden muss, ist . Bestimmen Sie .

4. Wieviele Spalte muss ein Gitterspektrograph mindestens besitzen, wenn dieselben Wellenlängen und in erster Ordnung aufgelöst werden sollen.

1. Wann sind zwei Lichtwellen kohärent? Wie kann man kohärente Lichtwellen erzeugen?
2. Das Interferenzbild eines MICHELSON-Interferometers mit Laserlicht ändert sich um drei Streifen. Um welchen Weg wurde der Spiegel verschoben?
3. Wie groß ist die Kohärenzlänge
   1. eines Helium-Neon-Lasers mit einer Bandbreite von
   2. von Licht nach Durchgang durch ein Interferenzfilter mit ,
   3. einer Gasentladungsröhre mit einer Lebensdauer der atomaren Zustände von ?
4. Die Kohärenzlänge eines Lasers beträgt . Wie groß ist die Linienbreite (Halbwertsbreite ?

1. Der Strahl einer Quecksilberdampflampe dringt durch einen Spalt , einen engen Beugungsspalt, ein Grünfilter, ein Dia mit aufgedrucktem Strichmaßstab ; Abstand vom Spalt) und eine Lupe ins Auge des Beobachters.
   Wie groß ist die Wellenlänge der Lampe, wenn das 1. bis 8. Beugungsmaximum im Abstand bzw. mm vom Hauptmaximum gemessen wird?
2. Das Licht einer Quecksilberdampflampe dringt durch einen Spalt , ein Linsensystem und ein Beugungsgitter auf ein vom Gitter entferntes Lineal mit Millimeterteilung. Welche Wellenlängen haben die Linien?