Physik-LK · Skript 4 · Wellenoptik
Spalt, Doppelspalt und Gitter
Laserlicht fällt auf einen Spalt, einen Doppelspalt, mehrere Spalte oder ein Gitter. Auf dem Schirm im Abstand L entsteht ein Interferenzmuster. Beim Doppelspalt und beim Gitter liegen die Maxima bei d · sin(αk) = k · λ, beim Einzelspalt die Minima bei b · sin(αk) = k · λ. Für kleine Winkel gilt xk ≈ k · λ · Ld.
So gehst du vor
- 1Wähle Lichtquelle und Objekt; stelle Spaltbreite, Spaltabstand und Schirmabstand L ein.
- 2Wähle den Schirmausschnitt so, dass mehrere Maxima zu sehen sind.
- 3Schiebe den Zeiger (gestrichelte Linie mit Dreieck) mit dem Finger genau auf das erste Maximum (beim Einzelspalt: Minimum) und tippe „Zeigerstellung als nächstes xk in die Tabelle“.
- 4Wiederhole für die zweite, dritte und vierte Ordnung.
- 5Werte die Tabelle aus: Die Steigung liefert die Wellenlänge.
Zeiger bei x =
2,0 cm
Schirmabstand L
3,00 m
Den Zeiger mit dem Finger auf ein Maximum oder Minimum schieben. Helligkeit mit Gamma verstärkt, damit auch schwache Maxima sichtbar sind.
Lichtquelle
Objekt
Spaltbreite b
0,10 mmSpaltmittenabstand d
0,50 mmSchirmabstand L
3,00 mSchirmausschnitt
Wellenlänge bestimmen: xk über k
Abstände vom Maximum nullter Ordnung (beim Einzelspalt: der Minima). Objekt und L während der Messreihe nicht ändern.
| Nr. | Ordnung k | Abstand xk in cm |
|---|
Aufträge
- Doppelspalt, rotes Licht: Miss die Lage der ersten vier Maxima und bestimme λ. Was passiert mit dem Muster, wenn du d verdoppelst?
- Vergrößere beim Doppelspalt die Spaltbreite b. Was bewirkt die Einzelspalt-Einhüllende? Suche eine fehlende Ordnung.
- Vergleiche 2, 3, 5 und 8 Spalte bei gleichem d. Was ändert sich an den Hauptmaxima, was dazwischen?
- Einzelspalt: Bestimme b aus den Minima, wenn λ = 633 nm bekannt ist (Haardicken-Versuch im Skript).
- Gitter mit 600 Strichen je mm, weißes Licht: Wo beginnt und endet das Spektrum erster Ordnung? Überlappen zweite und dritte Ordnung?
- Bestimme die Wellenlänge von Laser X mit dem Gitter. Warum ist die Kleinwinkelnäherung hier zu ungenau?
Theorie: Wellenoptik-Skript, Kapitel „Doppelspalt“, „Einzelspalt“, „Mehrfachspalt“ und „Gitter“.