Big Bang 7, Schulbuch

56 RG 7.2 G 7.2 Kompetenzbereich Quantenphysik Schillernde CDs Es gibt nur wenige Situationen im Alltag, in denen du die Wellennatur des Lichts bemerken kannst. Ein Beispiel ist das farbige Schillern einer CD in weißem Licht ( F8 ). Wie kommt es zustande? Die Information auf einer CD ist in Form von Pits gespeichert, die in die Oberfläche eingepresst oder eingebrannt werden (Abb. 33.11 und Abb. 31.13, S. 37). Der Übergang von einer flachen Stelle zu einer Mulde oder umgekehrt wird als 1 interpretiert. Hindernisse, die sich wie die CD-Oberfläche aus vielen Spalten zusammensetzen, nennt man allgemein optische Gitter. Die Beugungseffekte sind ganz ähnlich wie bei einem Doppelspalt: Es entstehen viele helle Streifen. Der Spurabstand der Pits liegt in der Größenordnung der Lichtwellenlänge. Daher wird das einfallende Licht stark gebeugt. Beugung und Interferenz hängen aber von der Wellenlänge des Lichts ab. Bestimmte Farben löschen sich daher durch destruktive Interferenz auch nur an bestimm- ten Stellen aus. Das weiße Licht wird somit in seine einzel- nen Komponenten zerlegt. i Abb. 33.11: Bei einer DVD ist der Spurabstand sogar nur 0,75µm (siehe Abb. 35.27, S. 86). Abb. 33.12: Beugungsmuster und Interferenzeffekte hängen bei glei- chem Gitterabstand von der Wellenlänge ab. Die Wellenlänge von rotem Licht ist etwa doppelt so groß wie die von blauem. Die Interferenzmuster sind bei blauem Licht wesentlich enger. Zusammenfassung Die Wellenlänge von Licht ist extrem klein. Daher spielen Beugungserscheinungen im Alltag keine Rolle. Es dauerte somit sehr lange, bis man die Wellennatur des Lichts er- kannte. Das Ergebnis des Doppelspalt-Experiments kann man sehr gut mit dem Wellenmodell erklären, das sich daher im 19. Jh. auch nach und nach durchsetzte. Um die Ecke sehen Warum ist die Lichtbeugung im Alltag nicht zu bemerken? Anders gefragt: Warum kannst du um die Ecke hören, aber nicht um die Ecke sehen ( F9 )? Das liegt an der extrem kurzen Wellenlänge des Lichts. An einer Ecke wird nur jener Wellenteil gebeugt, der in der Größenordnung der Wellen- länge liegt (Abb. 33.13 rechts). Der Rest läuft geradlinig weiter. Die Wellenlänge von Luftschall liegt im Bereich von einigen Dezimetern, die von Licht aber im Bereich von Millionstel Metern. Wenn eine Schallwelle an einer Ecke vorbeiläuft, wird sie bis einige Dezimeter vom Hindernis entfernt abge- lenkt. Es läuft somit genug Schall ums Eck, um jemand da- hinter hören zu können. Bei einer Lichtwelle beträgt der ab- gelenkte Wellenteil aber größenordnungsmäßig nur etwa 1/1000mm. Das ist viel zu wenig, um es im Alltag zu bemer- ken. Auch bei Löchern ist es ähnlich. Diese sind ja quasi „Doppelkanten“. Im Vergleich mit der Wellenlänge sind Löcher meist so groß, dass das Licht praktisch geradlinig weitergeht (siehe auch Abb. 33.5 b, S. 54). i Abb. 33.13: Eine Welle läuft gegen eine Kante. Es wird nur der Teil der Welle gebeugt, dessen Abstand zum Hindernis innerhalb einer Wellenlänge liegt. Bei Schall beträgt der abgelenkte Bereich einige Dezimeter, bei Licht aber nur einige Millionstel Meter. Z Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv