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Tutorial MenueMechanische WellenLerneinheit 5 von 6

Huygens'sches Elementarwellenprinzip

Untersuchungen am Einzelspalt und an einem einfachen Hindernis

Mit den von Huygens aufgestellten Regeln wollen wir die Erscheinungen beim Einfachspalt und dem Gegenstück dazu, dem einfachen Hindernis, erklären.

Ebene Welle auf mittelgroßen Spalt

Arbeitsauftrag

Sehen Sie sich an, wie die ebene Welle auf den breiten Spalt zuläuft und versuchen Sie die danach auftretende Erscheinung zu erklären.

Abb.1
Eine ebene Welle trifft auf einen mittelgroßen Spalt

Trifft die Welle auf den Spalt, so werden dort auch Elementarwellen ausgebildet. Wegen der Begrenztheit des Spaltes kann keine ebene Welle wie direkt hinter einem sehr breiten Spalt entstehen. Durch die Überlagerungen der Elementarwellen in der mittleren Zone des Spaltes entsteht wieder eine nahezu parallele Wellenfront in diesem Bereich. An den Rändern krümmt sich die Wellenfront, weil hinter der Wand keine Elementarwellen erzeugt werden, die mit diesen überlagern können. Die Welle tritt also in den geometrischen Schattenraum ein, man spricht hier von Beugung.

Ebene Welle auf Hindernis

Untersuchen wir nun das Gegenstück zum Spalt - ein Hindernis gleicher Größe.

Arbeitsauftrag

Eine ebene Welle trifft auf ein Hindernis. Versuchen Sie die auftretende Erscheinung zu erklären.

Abb.2
Eine ebene Welle trifft auf ein Hindernis

Um das Wellenfeld in dem Bereich hinter dem Hindernis erklären zu können, verwenden wir wieder das Huygens´sche Prinzip. Ist die Wellenfront auf der Höhe des Hindernisses angelangt, so bildet sich an jedem einzelnen Punkt der Wellenfront eine Elementarwelle aus. Nur direkt hinter dem Hindernis geschieht dies nicht, da sich dort keine Erreger von Elementarwellen befinden. An den Rändern des Hindernisses werden auch Elementarwellen ausgebildet. Diese werden aber nicht von anderen Wellen überlagert und laufen so in den Schattenraum des Hindernisses. Erst ein Stück nach dem Hindernis können sich dort so viele Elementarwellen überlagern, dass wieder eine auf dem Video gut sichtbare, annähernd parallele Wellenfront entsteht.

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