Youngs Doppelspalt: Messung der Wellenlänge des Lichts

1 · Vorhersagen

Licht, das durch zwei eng beieinander liegende Spalte fällt, erzeugt auf einem Schirm ein Muster aus hellen und dunklen Streifen. Liegen die Streifen enger oder weiter auseinander, wenn man die Spalte näher zusammenbringt?

• Engerer Abstand für engere Schlitze.
• Der Streifenabstand hängt nicht vom Spaltabstand ab. (use Spaltabstand throughout)
• Breiter – ein kleinerer Schlitzabstand verteilt das Streifenmuster stärker.

2 · Aufbauen

1. Öffnen Sie die Young-Double-Slit-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Die Lichtwellenlänge beträgt 550 nm; Der Bildschirm befindet sich 100 cm von den Schlitzen entfernt.
2. Aktivieren Sie die Anzeige des Streifenabstands.
3. Stellen Sie den Spaltabstand für jeden Versuch ein und zeichnen Sie den resultierenden Streifenabstand auf dem Bildschirm auf.

3 · Daten sammeln

Zeichnen Sie für Ihre drei Versuche den Streifenabstand y (y-Achse) gegen 1/d (x-Achse) auf. Geht die Linie gerade durch den Ursprung?

4 · Auswerten

1. Berechnen Sie für einen Versuch y = λL/d mit λ = 550 nm, L = 100 cm (achten Sie auf die Einheitenumrechnung, um y in mm zu erhalten). Vergleichen Sie mit der Tabelle.
2. Erklären Sie mit y = λL/d, warum ein kleinerer Spaltabstand d zu Streifen mit GRÖßEREN Abständen führt – das Gegenteil von dem, was Sie vielleicht zunächst vermuten.

5 · Vertiefen

1. Dieses Experiment kann auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden: Messen Sie den Streifenabstand, den Spaltabstand und den Schirmabstand und lösen Sie dann nach λ auf. So haben Physiker erstmals die Wellenlänge des sichtbaren Lichts präzise gemessen. Erklären Sie, warum ein sehr kleiner Spaltabstand d (im Vergleich zu den Wellenlängen des sichtbaren Lichts) erforderlich ist, um ein Streifenmuster zu erzeugen, das breit genug ist, um gesehen und gemessen zu werden.
2. Youngs ursprüngliches Experiment erforderte, dass das Licht beider Schlitze kohärent ist (eine feste Phasenbeziehung), um ein stabiles Interferenzmuster zu erzeugen – und zwar unter Verwendung einer einzigen kleinen Quelle, die beide Schlitze beleuchtet, anstelle von zwei separaten Lampen. Warum sollten zwei unabhängige, unkorrelierte Lichtquellen kein stabiles, sichtbares Streifenmuster erzeugen?

Die Physik hinter diesem Experiment

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