Wellenoptik-Doppelspalt < SchulPhysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Aufgabe | Eine Wand eines leeren Gefäßes ist eben und lichtdurchlässig. Parallel dazu ist ein Doppelspalt angebracht. Der Abstand g der schmalen Spalte kann verändert werden. Licht fällt senkrecht auf die Spaltebene. Das entstehende Beugungsbild wird auf einem a=0,50m entfernten Schirm beobachtet. Es ist g<<a.
-Licht der Wellenlänge [mm] \lambda=600mm [/mm] fällt auf den Doppelspalt mit
g3=1,0*10^-4 m. Nach Einfüllen einer Flüssigkeit mit der Brechungszahl n>1 in das Gefäß hat sich das Beugungsbild verändert.
a)Beschreiben und erklären Sie das Veränderte Beugungsbild.
b)Bestimmen Sie die Brechungszahl n der Flüssigkeit, wenn beim Spaltabstand g2=7,5*10^-5 m der Streifenabstand [mm] \Deltax=3,0 [/mm] mm gefunden wird. |
Hallo alle zusammen!
(Erstmal vorweg: die Aufgabe wurde in einem 4 stündigen Physikkurs in Klassenstufe 13-Gymnasium gestellt-nur so viel zu meinen Vorkenntnissen)
zu a)
Ich habe mir bisher folgendes überlegt:
Das Licht trifft zuerst auf den Doppelspalt und gemäß des Huygenschen Prinzips werden die ankommenden Wellenfronten zu Elementarwellen gebeugt, es bilden sich also bei gegebenen Gangunterschieden konstruktive/destruktive Interferenzen und auf dem Schirm wären (bei Vernachlässigung des Brechungseffektes) zunächst abwechseln Maxima respektive Minima zu erkennen?!
Hier ist jedoch noch der anschließende Brechungseffekt zu berücksichtigen, also der Übergang der Strahlen von Medium Luft in eine Flüssigkeit mit Brechungszahl n>1.
Theoretisch müsste sich dadurch doch die Ausbreitungsgeschwindigkeit verringern und somit ein Richtungswechsel stattfinden, oder?
Wäre euch sehr dankbar, wenn mir jemand eine genauere Lösung liefern könnte, also eine exaktere Beschreibung und Erklärung des entstandenen Beugungsbildes!
zu b)
zur Brechungszahl als solche habe ich folgende Formel gefunden:
[mm] n=\bruch{co}{c}, [/mm] also Brechungszahl ist der Quotient aus Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und Lichtgeschwindigkeit in jeweiligem Medium.
Falls diese Gleichung ein richtiger Ansatz ist, müsste man doch die irgendwie die Lichtgeschwindigkeit in der gegebenen Flüssigkeit ausrechnen, oder?
Hätte hier vielleicht jemand einen wegweisenden Tipp oder Lösung mit welcher Formel ich auf die Lichtgeschwindigkeit in dieser Flüssigkeit komme?
(Oder falls der komplette Ansatz Humbug ist, einen neuen=)
Ich danke schonmal jedem im Voraus, der sich die Mühe gibt, sich die Aufgabe mal anzusehen!
Mit freundlichen Grüßen,
Theoretix
|
|
| |
|
Hallo!
Du hast bisher schon alles richtig gemacht. Du kannst sicher die Winkel angeben, unter denen das Licht ohne Flüssigkeit seine Maxima etc. hat.
Statt der Sache mit der Lichtgeschwindigkeit solltest du das Snelliussche brechungsgesetz verwenden: [mm] \frac{n_1}{n_2}=\frac{\sin\alpha_2}{\sin\alpha_1}
[/mm]
Das sagt dir was über ein- und ausfallende Winkel. Auch hier kannst du wegen der sehr kleinen Winkel [mm] \sin\alpha\approx\alpha [/mm] annehmen.
Jedenffalls kannst du so deine Winkel ohne Flüssigkeit in welche mit Flüssigkeit umrechnen.
|
|
|
|
