DOPPELSPALT (mit Interferenzmuster) | Physik Tutorial
Studytiger - Physik & E-Technik
https://www.youtube.com/watch?v=2NlWtH2aMBk

Transkript (automatisch erstellt)

0:01 In diesem würde ich mal den Doppelspall erklären und der Doppelspal ist jetzt erstmal ein Dita quasi mit zwei Öffnungen. Und jetzt beim
0:07 Doppelspaltexperiment haben wir jetzt einmal eine Lichtquelle links, dann hier den Doppelspalt und dann rechts ein Schirm. Und jetzt die Frage beim
0:15 Doppelspalt ist jetzt, wie verhält jetzt das Licht? Also wie geht das Licht jetzt durch den Doppelspalt und wie trifft es dann auf dem Schirm auf? Und das will
0:24 ich jetzt eben mal erklären. Und zwar kann ich schon sagen, das Interessante, was man sehen kann, ist es entsteht jetzt auf dem Schirm ein
0:32 Interferenzmuster und das sieht so aus, dass wir jetzt in hier in rot dargestellt verschiedene Lichterscheinung haben. Das heißt, hier
0:40 gibt's eine intensive Lichterscheinung, dann hier und hier in rot diese Licht intensiven Licht oder Leuchttung, dann das Interessante dazwischen jetzt hier
0:49 in Weiß, da sieht man kommen gar kein Licht an. Da ja, da gibt's kein Licht. Und das ist das sogenannte Interferenzmuster. Und jetzt die Frage
0:56 oder interessante, warum gibt's so ein Interferenzmuster? Weil man könnte sich jetzt erstmal vorstellen. Das Logische, wenn man jetzt sich Licht als Teilchen
1:05 vorstellt, dann müsste man eigentlich davon mal ausgehen, dass jetzt durch diese Öffnung das Licht geradeaus durchgeht und hier auch geradeaus
1:11 durchgeht, so dass man einfach nur zwei Lichtpunkte, zwei Lichtwäcken erhalten würde und der Rest müsste dunkel sein. Das ist eben nicht so. Und um jetzt das
1:20 Interferenzmuster zu verstehen, müssen wir uns jetzt das Licht eben als Welle vorstellen. Jetzt hier mal äh ein dargestellt. Und zwar sind jetzt diese
1:31 intensiven Lichterscheinungen nichts anderes als Interferenz von Wellen. Und jetzt ich will jetzt nur kurz wiederholen. Im anderen Video habe ich
1:41 schon zu Interferenz mehr dazu gesagt, aber Interferenz ist jetzt, wir haben ja hier dann quasi vorgestellt zwei Wellen, zwei Lichtwellen, die durch die Öffnung
1:51 kommen. Und jetzt haben wir an diesen Punkten, an diesen einzelnen Punkten auch die werden auch Maxima genannt. Hier dazwischen, wo kein Licht ankommt,
1:59 das sind die Minima und die Maxima, da gibt es konstruktive Interferenz und jetzt nur kurz mal wiederholt. konstruktive Interferenz heißt, wenn wir
2:07 jetzt zwei Wellen hier zwei Wellen haben, die jetzt ein Gangunterschied, wie gesagt, das geht für maximal ein Gangunterschied von n mal Lambda haben.
2:18 Jetzt hier sehen wir die beiden Wellen sind geometrisch gleich lang, heißt haben die gleiche Welllänge, heißt Gangunterschied ist 0 mal ander und dann
2:29 haben wir eben quasi zwei Wellen, die so aussehen. Und jetzt Interferenz überlagert. Die Interferenz wä jetzt so eine Welle logisch. Wellenberg und
2:37 Wellenberg überlagern sich zu einem größeren Wellenberg. Dann Wellental Wellental überlagert sich dazu. Das heißt, wir haben jetzt konstruktive
2:43 Interferenz an dieser Stelle. Das gleiche auch hier oben oder hier. Da haben wir jetzt, ich kann es mal anzeichnen. Nehmen wir einfach mal diese
2:53 Oberstelle an. Dann müssen uns vorstellen, es geht einmal eine Welle von hier von der unteren Öffnung bis nach hier oben und dann von hier bis
3:02 nach hier oben. Jetzt sehen wir, dass die beiden Wellen nicht mehr gleich lang sind. Klar, geometrisch, diese Welle ist größer als die. Das heißt, wir haben
3:12 jetzt eine Differenz der Wellengen und zwar jetzt mit einer Delta Lambda. Die Differenz wing ist jetzt für dieses Maximum, für dieses weite Maximum 2
3:25 Lambda, also zweimal Lambda. Und jetzt ähm wieder danach, wenn wir eine Differenz vom Gradzeichen Lambda haben, haben wir
3:34 der konstruktive Differenz jetzt nur ganz kurz erklärt. Lambda eine Welding ist ja diese Strecke hier ist dann auch die gleiche Strecke wie von Wellenberg
3:42 zu Wellenberg. Wenn ich mir vorstelle, dass jetzt z.B. diese Welle um Land verschoben ist. Das sehe ich der Wellenberg hier ist jetzt hier. Es
3:50 passiert nichts. Oder bei zwei Lander, wenn ich mir vorstelle, der Wellenberg, der hier ist der das wä in zwei Lander verschoben wä jetzt hier. Also bei
3:59 Gradzeigen Lambda als Gangunterschied als Differenz haben wir eben immer dieses Muster immer überlagert konstruktive Interferenz
4:08 und an den Stellen, wo es kein Licht ankommt, damit destruktive Interferenz. Wie gesagt jetzt nur kurz wer holt disrutive Differenz ist ja wenn jetzt
4:16 der Gangunterschied wir sehen es n - 1/ mal Lambda ist und dann hier die einhb Lambda kann man sich vorstellen einh Lambda ist ja der Abstand von Wellenberg
4:26 zu Wellenzahl dieser Abstand bzw von hier bis nach hier wenn wir jetzt vorstellen diese Welle ist jetzt um ein halb Lambda verschoben dann sehen wir da
4:35 hätten wir jetzt hier das Wellenzahl hier Wellenberg und dann überlagert ist null das gleiche der Wellenberg von wer jetzt anstatt hier wer hier wer Berg
4:45 plus wah wä immer null destruktive Interferenz w eine Ausluchtung deswegen kommt hier kein Licht an deswegen das ist halt Thema Interferenz mehr dazu
4:53 auch ein ander Video und das war jetzt der erste Teil des Videos also wissen jetzt was doppeltspalt ist und wie es zu Interferenz kommt und bevor ich jetzt
4:59 auf den zweiten Teil eingehe ich jetzt noch mal kurz noch ein kleines Detail erklären und zwar für die die es noch ein bisschen genauer wissen wollen und
5:06 zwar jetzt zu den einzelnen Interferenz zu den Maxima und zwar haben wir gesagt haben jetzt zwei Wellen, die sich jetzt überlagern
5:15 und jetzt bei der Vorstellung machen viele den Fehler, dass sie jetzt denken, eine Welle bewegt sich jetzt sofort, dass quasi nur ein Punkt sich
5:24 fortbewegt, wie hier ein Punkt bewegt sich von hier nach hier oder hier nach hier. das ja eben nicht so, weil wenn man sich so vorstellt und zwar als
5:31 Punkt, dass eine Welle quasi aussieht, dass sie hier wie so ein Punkt dann sich bewegt und hier auftrifft, darf man nicht machen, weil dann könnt müsste man
5:40 sich ja in dem Fall vorstellen, dass wenn der Schirm ungünstig liegt, die beiden Punkte zufälligerweise genau hier liegen können bei null. Also die bewegen
5:51 sich so im Sinus, dass sie jetzt zufällig hier an der Nullstellen. Das bedeuten würde, die würden jetzt hier ankommen und dann null, das wäre
5:59 destruktiv, das da würd ja kein nicht ankommen. So darf man sich es eben nicht vorstellen. Und zwar muss man sich vorstellen, dass an diesen an diesen
6:07 Stellen, wo wir Maxim haben, dass quasi so eine ganze Welle gleichzeitig die ganze Zeit ankommt und das alles, das heißt, es gibt jetzt unendlich viele
6:17 Punkte, die jetzt gleichzeitig hier hier auftreffen und eben nicht ein Wellenpunkt, der gerade hier liegt, der gerade hier liegt, der gerade hier
6:26 liegt, sondern eben alle Punkte gleichzeitig. Deswegen damit kann man auch erklären, dass dann diese Maxime entstehen. Jetzt zum zweiten Teil und
6:33 zwar hier geht's ein bisschen ins Detail. Hier jetzt im Prinzip das gleiche wie gerade beschrieben. Jetzt nur mit paar mathematischen Formeln und
6:42 paar mathematischen Kngrößen. Das ist auch für die Klausur für Klausuraufgaben wichtig. Paar Größen jetzt. Dieser Sparabstand ist G Sparabstand. Dann der
6:51 Abstand zwischen Doppel und Schirm ist jetzt A. Dann der Abstand von hier bis zu unseren Maxima. Wir betalen jetzt das dritte Maximum ist jetzt Strecke X. Hier
7:00 haben wir ein Winkel. Wir haben jetzt ein Dreieck eingezeichnet von hier bis zum dritten Maximum ist dann mit der Strecke H. Und jetzt kurz mal die Formel
7:09 hergeleitet. Ich hoffe, man kann es einigermaßen sehen. Und zwar sagt man jetzt wiren dieses Dreieck, wir ziehen mit dem Winkel Alpha. Und jetzt machen
7:18 wir zeichnen wir aus diesen beiden Öffnung die beiden Wellen nach dieser nach der Methode wie oben. Jetzt für dies für dieses dritte Maximum haben wir
7:28 eine Welle von hier ausgehen bis nach hier und von hier ausgehen bis nach hier. Und jetzt haben wir gesagt, zwischen
7:37 diesen beiden Wellen gibt's ein Gangunterschied und die kann man jetzt grafisch nährungsweise zeichnen. Nährungsweise wä jetzt der
7:43 Gangunterschied diese kleine Strecke, weil wir können uns nähersweise sagen grafisch, dass die beiden Strahlen einfach parallel sein sollen. Ist nicht
7:52 so, aber in echt ist auch der Sperbon kleiner und diese Strecke größer. Das heißt, sieht zwar nicht parallel aus, nähersweise kann man sagen, dass diese
7:59 beiden Strahlen parallel sind. Und wenn die jetzt parallel wären, dann ist ja genau dieser Abstand in diesem Dreieck, diese kleine Strecke, das wäre jetzt
8:09 eben die Strecke, die die unsere Welle größer ist als die Opere. Das wä jetzt also Delta Lambda und jetzt für das dritte Maximum wä
8:19 Delta Lambda quasi dann wieder maximum 3 x Lambda. Und jetzt wichtig nur ganz kurz nur, wir haben jetzt also dieses Dreieck und dieses Dreieck im blau und
8:31 jetzt kann man ist mathematisch Geometrie kann man sagen, dass nährungsweise auch dieser Winkel Alpha ungefähr der gleiche Winkel ist wie hier
8:40 dieser Winkel, das wäre auch ungefähr Alpha. Und wenn das gilt, ist jetzt auch nicht so wichtig, dann kann man nach dem Sinus herleiten, dass dann Sinus alpha
8:48 hier gleich dann x durch h gegen Hypotenuse. Jetzt wieder h ist ungefähr genauso groß wie A ungefähr. Und dann kann man ungefähr sagen, dass Sinus
9:04 Alpha ungefähr x dur a ist. Ungefähr x dur a. Dann dieses Dreieck jetzt noch mal genommen. Da ist dann Sinus Alpha ungefähr delta Lambda durch ging
9:15 Hypotenuse Delta Lamb durch G. Und jetzt ich hoffe man kann es einermaßen verstehen, auch das wenn nicht ist auch nicht so wichtig. Jetzt sieht man nach
9:23 diesem Ansatz nach diesem geometrischen Ansatz, dass wenn das ungefähr gleich das ist und das ungefähr gleich das ist, ist ja auch dann Delta Lambda dur g
9:31 ungefähr gleich x dur a. Also dieser Ansatz und jetzt im letzten Schritt umgeformt nach Lambda kann man guck mal auf diese Formel und zwar je nachdem was
9:42 man betrachtet. Wiraten jetzt hier maxima. Maxima ist ja n mal lambd Gangunterschied. Das heißt, ich setze kann auch sagen, statt Delta Lambda set
9:51 sage ich direkt n mal lambda durch g = x dur a und jetzt nach lambda umgestellt einfach ghin durch n hierhin erhalte ich g* x dur n
10:04 mal a und das dann mein Lambda und das ist jetzt ebeno die entscheidende Formel, die auch Klausur manchmal braucht. Damit können die die
10:11 Wellenlänge bei Maxima berechnen. Z.B. jetzt hier drittes Maximum, wenn ich A die Strecke weiß einsetzen, x diese Strecke weiß hier einsetzen, drittes
10:23 Maximum nich reingesetzt g Schwarbestand muss ich wissen, dann könnte ich jetzt die Welllänge hier für dies Maximum berechnen. gleich Prinzip könnte ich in
10:31 die Wellenlängen für das zweite erste Hauptmaximum berechnen oder in anderen Aufgaben ist man ja gefordert, dass die Wellenge schon bekannt ist und ihr könnt
10:39 dann die Formel umstellen und dann irgendwelche Größen wie die Strecke, den Spalabstand berechnen. Manchmal müssen darauf achten, dass manchmal andere
10:47 Größen verwendet werden statt X wird d verwendet, wie auch immer. Aber im Prinzip diese Formel auf den Klausuren, braucht offen Klausulen könnte die
10:55 einzelnen geometrischen Sachen noch und die einzelnen Daten noch ermitteln. das jetzt mal noch ein paar Datei dazu und das war's damit zu diesem Video.