zum Directory-modus

Tutorial MenueWellenoptikLerneinheit 2 von 23

Doppelspaltversuche

Versuchsbeobachtungen

Was beobachtete Young auf dem Sichtschirm?

Im folgenden JPAKMA-Projekt "Youngs Beobachtung" sehen Sie den Young`schen Versuchsaufbau schematisch von oben. Rechts in der Animation sehen wir in mintgrün den Sichtschirm, auf den das Licht nach Passieren des Doppelspaltes trifft. Dieser wurde in dieser Darstellung in die Zeichenebene hinein geklappt.

Transparent über den Sichtschirm gelegt sehen Sie die sich ergebende relative Intensitätsverteilung, wie sie sich z.B. mit einer Photodiode ausmessen lässt. Der von unserem Auge wahrgenommene Helligkeitseindruck hängt logarithmisch mit dieser Intensitätsverteilung (Weber-Fechner-Gesetz) zusammen. Im Wesentlichen spiegelt also der Intensitätsverlauf den von uns wahrgenommenen Helligkeitsverlauf auf dem Sichtschirm wider.

Relative Intensitätsverteilung
Die physikalische Größe Intensität ist allgemein definiert als eine Energiemenge, die pro Zeitintervall auf ein Flächenstück auftrifft. Ihre Einheit ist daher J s m 2 bzw. W m 2 .
Relativ nennt man diese Auftragung, weil bei ihr die maximal auftretende Intensität auf Eins normiert wird. Die Intensität einer Welle ist proportional zu deren Amplitudenquadrat.
Arbeitsauftrag

Starten Sie das Projekt (Nach dem Ladevorgang den Play-Button drücken!).In diesem Arbeitsauftrag werden Sie, wie auch in den darauf folgenden, dazu aufgefordert, sich selbstständig Wissen zu erarbeiten, wobei Ihnen u.a durch die vorgegebenen Fragen eine Hilfestellung gegeben wird. Dabei wird häufig von Ihnen verlangt werden, Ihre Antworten oder auch Vorhersagen handschriftlich festzuhalten, bevor Ihnen eine Musterlösung angeboten wird, mit der Sie Ihre Antwort vergleichen können. Dies soll keine Schikane sein. Nutzen Sie diese Gelegenheiten so ausgiebig wie möglich, um im Rahmen eines selbstverantwortlichen Lernvorgangs ihren Wissenstand bzw. eventuelle Lücken in diesem auf diese Art und Weise auszuloten - und um eventuelle Lern-Versäumnisse sofort auszubügeln. Versuchen Sie zudem, sich während Ihres Lern- bzw. Problemlösevorgangs selbst zu beobachten. An welchen Stellen des behandelten Stoffes sind Sie noch unsicher, welche beherrschen Sie bereits sicher?

Bearbeiten Sie bitte die folgenden Fragen.

  • Was beobachten Sie nach Start des Projektes auf dem Sichtschirm? Erinnern Sie sich dabei daran, dass die gemessene Intensitätsverteilung im Wesentlichen der Helligkeit am jeweiligen Ort des Sichtschirms entspricht. Notieren Sie sich bitte Ihre Antwort!
  • Wagen Sie anschließend mal einen Schuss ins Blaue:Was könnte sich an der Intensitätsverteilung auf dem Sichtschirm ändern, wenn der Spaltabstand ab- bzw. zunimmt? Notieren Sie sich bitte Ihre Vermutung hierzu ebenfalls.
  • Jetzt sind Sie gefordert. Sie haben nun die Möglichkeit Ihre zuvor aufgestellte Vermutung zu überprüfen, indem Sie am Schieber einen kleineren bzw. größeren Spaltabstandsfaktor einstellen und dabei beobachten, ob und wie sich dabei die Intensitätsverteilung auf dem Sichtschirm verändert. Haben Sie einen Treffer gelandet? Falls nicht, korrigieren Sie bitte schriftlich Ihre frühere Vermutung.

Nachdem Sie alle Punkte schriftlich beantwortet haben, klicken Sie bitte im Anschluss auf den Button "Lösung anzeigen" und vergleichen ihre Antworten mit einem Mustertext. Prüfen Sie, ob sich alle relevanten Gesichtspunkte in Ihren Antworten wiederfinden. Geben Sie sich abschließend selbst eine Manöverkritik: Welche Gesichtspunkte waren vorhanden, wo wurde richtig argumentiert, welche Fehler traten aus welchen Gründen auf, an welchen Stellen muss noch einmal nachgearbeitet werden?

Abb.1
JPAKMA-Projekt "Youngs Beobachtung"

Auf dem Sichtschirm entsteht ein Muster, bei dem sich helle und dunkle Stellen in (nahezu) gleichen Abständen abwechseln. In der Mitte des Sichtschirms auf der optischen Achse ist immer ein Maximum der Helligkeit. Vergrößert man den Spaltabstand, so rücken die Helligkeitsmaxima (bzw. -minima) zur Mitte hin näher zusammen. Verkleinert man den Spaltabstand, so rücken die Helligkeitsmaxima (bzw. -minima) weiter auseinander.

Lösung zeigenLösung ausblenden
Seite 2 von 8