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Licht-Beugung

Licht wird abgelenkt, wenn es um eine Kante oder durch einen Spalt strahlt. Dieses Phänomen nennt man Beugung. Es ist ein Hinweis auf die Wellennatur des Lichts.

Diffraction Exp

Werkzeuge und Materialien

  • Zwei saubere, neue Bleistifte
  • Durchsichtiges Klebeband 
  • Eine Mini-Maglite-Taschenlampe oder die Taschenlampenfunktion eines Handys
  • Optional: Stoffstücke, eine Feder, ein Beugungsgitter aus Kunststoff, ein Metallsieb, ein menschliches Haar
Diffraction Mat

Vorbereitung

  1. Wickle ein Stück Klebeband um das obere Ende eines der Bleistifte, direkt unter dem Radiergummi. 

     

  2. Wenn du eine Mini-Maglite-Taschenlampe benutzt: Schalte die Lampe auf Dimmen. Schraube dann den Deckel ab.

    Oder: Schalte die Handy-Taschenlampe ein.

     

    Achtung: Vermeide es, direkt ins Licht zu schauen.

     

Was tun und beobachten?

Stell die Lichtquelle mindestens eine Armlänge entfernt auf den Tisch.

 

Halte beide Bleistifte nebeneinander, mit den Radiergummis nach oben. Das Klebeband um einen Bleistift sollte die Bleistifte so weit auseinander halten, dass ein schmaler Spalt direkt unter dem Klebeband entsteht. 

 

Halte die Bleistifte vor ein Auge (ca. 2,5 cm Abstand), schliesse das andere Auge und schau durch den Spalt auf die Lichtquelle. Drück die Bleistifte zusammen, um den Spalt zu verkleinern.

 

Siehst du jetzt eine waagrechte Lichtlinie? Dreh die Bleistifte, während du durch den Spalt schaust, bis sie waagerecht sind. Dann siehst du, dass die Lichtlinie nun senkrecht zum Spalt verläuft.

 

Wenn du genau hinschaust, erkennst du, dass die Linie Lücken hat. Wenn du den Spalt verkleinerst, werden die Abstände zwischen den Lücken größer und entfernen sich von der Lichtquelle, sodass du sie besser sehen kannst. Du wirst sehen, dass die Lichtflecken blaue und rote Ränder haben, wobei die blauen Ränder näher an der Lichtquelle liegen.

 

Zusatzexperimente:

Nimm ein Haar, spann es und halte es etwa 2,5 cm von deinem Auge entfernt. Bewege es, bis es sich zwischen deinem Auge und der Lichtquelle befindet, und beobachte, wie das Licht durch das Haar in Flecken gestreut wird, genauso wie beim Spalt. Dreh das Haar und schau, wie sich die Flecken drehen.

Statt dem Haar kannst du auch ein Stück Stoff, eine Feder, ein Beugungsgitter oder ein Metallsieb probieren. Auch Kratzer in durchsichtigem Kunststoff können interessant sein.

Was passiert da?

Die Lücken in der Linie zeigen, dass das Licht Wellencharakter hat. 

Die Lichtwellen, die durch den Spalt gehen, breiten sich aus, überlagern sich und erzeugen das sichtbare Beugungsmuster. 

Wenn sich der Höhepunkt einer Welle mit dem Höhepunkt einer anderen Welle überschneidet, verstärken sich die Wellen und es entsteht ein heller Fleck. Wenn sich das Tal einer Welle mit dem Höhepunkt einer anderen Welle überschneidet, löschen sich die Wellen gegenseitig aus, und es entsteht ein dunkler Streifen.

Der Winkel, in dem das Licht gebeugt wird, hängt von der Wellenlänge des Lichts ab. Rotes Licht hat eine größere Wellenlänge als blaues Licht und wird stärker gebeugt. Deshalb haben die Flecken blaue Ränder innen und rote außen.

 

Je schmaler der Spalt, desto mehr breitet sich das Licht aus. Der Abstand zwischen zwei benachbarten dunklen Streifen im Beugungsmuster wird kleiner, je größer der Spalt ist.

 

Auch dünne Objekte wie ein Haar beugen das Licht. Licht, das das Haar umfließt, breitet sich aus und erzeugt ein Beugungsmuster. Stoff und Federn, die aus vielen kleinen Teilen bestehen, erzeugen ebenfalls komplexe Beugungsmuster.

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