Wellenlänge
und Impuls von Teilchenstrahlen -
Beugung
an Doppelspalt und Gitter
Schickt
man eine
monochromatische
Welle auf einen
Doppelspalt
, dessen Spaltabstand in der Größenordnung der verwendeteten Wellenlänge
liegt, so entsteht auf einem Schirm dahinter ein Interferenzmuster.
(Intensitätsverteilung; Bild rechts)
Die beiden Spalte
wirken dabei als Zentren von Wellenfronten (wie bei
Wasserwellen
, siehe kleines Bild unten), die interferieren und das Interferenzmuster
erzeugen. Dunkle Stellen entsprechen
destruktiver, helle Stellen
konstruktiver Interferenz. Aus den Abständen der Anordnung und der der Interferenzstreifen kann man die Wellenlänge des verwendeten Lichts berechnen (siehe dazu auch
) .
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Anstelle eines Doppelspalts kann man auch ein Beugungsgitter verwenden. Für "Licht" kleiner Wellenlänge, wie z.B. Röntgenstrahlen,
benötigt man Gitter mit sehr kleinen Gitterabständen. Eine spezielle Form von Gittern sind
Kristallgitter
. Die Gitterabstände (d.h. Abstände verschiedener Gitterebenen) sind gegenüber Spalten bzw. Gittern, die für
optische Versuche geeignet sind, wesentlich kleiner. Wir betrachten das
Beispiel
der
Beugung von Röntgenstrahlung am Kristallgitter.
Die Interferenz tritt hierbei zwischen Wellen auf, die an unterschiedlichen Gitterebenen im Kristall
reflektiert werden. Die entstehenden
Gangunterschiede zwischen den Wellen führen dann zu Interferenz.
Die Abbildung rechts zeigt das Ergebnis eines Beugungsversuchs von Röntgenstrahlen an einer
Silberfolie
(Metall-Kristallgitter). Da die Folie aus vielen, beliebig ausgerichteten kleinen
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Gittern besteht, kommen die Richtungen, unter denen konstruktive Interferenz stattfindet, unter jedem Azimutwinkel (0° bis 360°) vor, sie bilden also Kegelmäntel, die auf einem
Schirm zu ringförmigen Spuren führen. Der Detektorschirm weist daher deutliche
Interferenz-Ringe auf. Dieses Verfahren, das ursprünglich mit
Kristallpulver durchgeführt wurde, stammt von Debye und Scherrer.
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Was passiert, wenn man mit einem
Elektronenstrahl
auf die Silberfolie schießt?
Die Antwort gibt es
auf der nächsten Seite.
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