Weiße Lichtbeugung

Es fällt mir schwer zu verstehen, warum Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich gebeugt werden. Nach dem Prinzip von Huygens ist jeder Punkt auf der Wellenfront eine Quelle einer Sekundärwelle. Wenn wir also ein weißes Licht haben, das beispielsweise durch einen einzelnen Spalt geht (Lichtstrahlen parallel zueinander und senkrecht zur Ebene des Spalts), ist alles, was passieren soll, eine einfache Beugung, genau wie bei jeder anderen Welle. Das heißt, die Welle wird kugelförmig fortschreiten, aber es wird immer noch ein weißes Licht sein. Warum erhalten wir stattdessen eine Aufspaltung verschiedener Wellenlängen? Mit anderen Worten, wie wirkt sich die Lichtfarbe geometrisch auf die Beugung aus?

Sie sollten verstehen, dass die Beugung die Richtung der Welle nicht ändert. Beugung ist die Interferenz von Wellen. Je nach Wellenlänge interferieren die Wellen an verschiedenen Stellen im Raum konstruktiv und destruktiv.
@cinico - obwohl es sich im Grunde um dieselben Phänomene handelt, "schneidet" die Beugung die Wellenfront ab und lässt nur einen Teil davon übrig, der sich im Grunde selbst stört. Das Problem ist, dass ich nicht verstehe, warum der Störprozess an den Rändern anders sein sollte als vor dem Auftreffen auf die Schlitze. Das heißt, warum würden sich die Wellen, die das weiße Licht erzeugen (Überlagerung aller Wellen des sichtbaren Lichts), nicht weiterhin gegenseitig stören, genau wie zuvor, mit der einzigen Ausnahme, dass sie sich kugelförmig ausbreiten.

Antworten (2)

Beugungseffekte hängen von der Wellenlänge des Lichts ab. Betrachtet man einen einzelnen schmalen Schlitz mit monochromatischem Licht, wird Licht mit Wellenlängen, die viel größer als der Schlitz sind, nicht übertragen und Licht mit Wellenlängen, die viel kürzer als der Schlitz sind, wird ohne signifikante Beugungseffekte übertragen, aber Licht mit Wellenlängen, die mit dem Schlitz vergleichbar sind, zeigt eine signifikante Beugung Auswirkungen.

Der Grund dafür, dass Beugungseffekte weißes Licht in seine verschiedenen Farben aufteilen können, liegt darin, dass weißes Licht aus einer inkohärenten Kombination vieler verschiedener Lichtwellenlängen besteht . Die verschiedenen Wellenlängen werden unterschiedlich stark gebeugt, und der Effekt, den Sie sehen, ist, dass das weiße Licht in sein Farbspektrum aufgeteilt wird. Da das Licht inkohärent ist, sehen Sie außerdem keine dunklen und hellen Punkte wie bei monochromatischem Licht.

Wie können wir aus dem Huygen-Prinzip verstehen, dass Licht mit Wellenlängen, die viel kürzer als der Spalt sind, nicht sehr stark gebeugt wird? Dies liegt daran, dass Punkte in der Nähe der Mitte des Schlitzes und Punkte in der Nähe der Ränder des Schlitzes, die beide sphärische Wellen emittieren, destruktiv interferieren, außer in der Richtung geradeaus.

".. Licht mit Wellenlängen, die viel größer als der Schlitz sind, wird nicht übertragen .." Warum?

Ich glaube nicht, dass das Huyghens-Prinzip auf weißes Licht angewendet werden kann, sondern nur auf einfache harmonische Wellen. Lichtwellen mit unterschiedlicher Farbe haben unterschiedliche Wellenlängen, was den Radius der in der Huyghens-Konstruktion gezeichneten Kugel beeinflusst. Um Hindernisse herum bewegen sich Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedlich.

"Um Hindernisse herum bewegen sich Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedlich" - genau danach frage ich - warum? Okay, Sie sagen, das Prinzip von Huygens sei hier problematisch, aber die Frage bleibt immer noch.
Denn das Ergebnis der Huyghens-Konstruktion hängt sowohl von der Wellenlänge als auch von der Hindernislänge ab. Wenn die Wellenlänge geändert wird, aber das Hindernis bleibt, ändert sich das resultierende Muster.
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