Beugung an Spalt und Loch
Beugung am Spalt
Licht oder eine andere Welle treffe senkrecht auf eine Blende mit einem unendlich langen, geraden Spalt konstanter Dicke:
Abb. Durchsichtiger Spalt der Breite s in undurchsichtiger Blende.
Abbildung: Beugungsmuster des Spaltes (viel Schwarz heisst viel Licht).
Das Licht wird quer zum Spalt gebeugt. Unter bestimmten Winkeln αkbeobachtet man kein Licht:
sinαk = k·λ/s
mit der Spaltbreite s und der ganzen, positiven Zahl k. Das Muster ist links/rechts-symmetrisch.
Das Beugungsmusters eines Striches sieht genau gleich aus, bis auf das unabgebeugte Licht, das beim Spalt nicht vorhanden ist.
Beugung am Loch
Licht trifft senkrecht auf eine Blende mit einem Loch.
Abbildung: Das kreisrunde Loch habe Durchmesser d.
Abbildung: Das Beugungsmuster ist rotationssymmetrisch (viel Schwarz heisst viel Licht). Nur unter ganz bestimmten Winkeln beobachtet man kein Licht. Das meiste Licht entfällt auf den hellen Fleck in der Mitte (Airy-Scheibchen).
Der Winkel des ersten Beugungsminimums erfüllt die Gleichung
sinα1 ≈ 1.22·λ/d
Das Beugungsbild eines undurchsichtigen Scheibchens auf einem durchsichtigen Träger sieht bis auf das unabgebeugte Licht genau gleich aus. Beugung an Wassertröpfchen bewirkt z.B. den Hof des Mondes.
Auflösungsvermögen optischer Geräte
Die meisten optischen Geräte habe runde Öffnungen (Eintrittspupillen). Beugung an diesen Öffnungen begrenzt das Auflösungsvermögen. Astronomische Teleskope sehen z.B. statt eines punktförmigen Sternes ein verwaschenes Beugungsscheibchen, dessen Durchmesser viel grösser als der geometrische Winkeldurchmesser des Sterns ist. Nach Rayleigh ist das Auflösungsvermögen eines Teleskops gerade gleich α1. Sind zwei Sterne näher beieinander, so überlappen die Beugungsscheibchen so stark, dass man sie kaum mehr trennen kann. Das Auflösungsvermögen menschlicher Augen beträgt etwa eine Winkelminute. Je grösser der Pupillendurchmesser, desto besser die Auflösung, d.h. desto schärfer kann man im Prinzip sehen.
Letzte Änderung: 6. Oktober 2008 / Lie.
Revisionen: 27. Juli 2023 / Lie.
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