Wellenphänomen: Interferenz

Interferenz: Die Interferenz ist die Überlagerung von verschiedenen Wellen zu einer Welle. Die resultierende Welle ist dabei die Summe der Einzelwellen.

Das Phänomen der Interferenz beruht auf dem sogenannten Superpositionsprinzip.

Interferenz von Wellen (rote Linie: resultierende Welle)

Betrachten wir als Beispiel eine Momentanaufnahme der Interferenz von 2 Wellen (grau und schwarz markiert) zu einem bestimmten Zeitpunkt. Dabei handelt es sich um zwei in $x$-Richtung ausbreitende Wellen gleicher Amplitude und Frequenz (damit auch gleicher Wellenlänge). Die Wellen weisen eine konstante Verschiebung $\Delta s$ auf, die mit einer gewissen Phasenverschiebung $\Delta \phi$ im Zusammenhang steht.

Relevante Spezialfälle der Interferenz

Im Zusammenhang mit dem Gebiet der Optik ist es wichtig zu wissen, unter welchen Bedingungen sich diese Wellen auslöschen (destruktive Interferenz) und maximal verstärken (konstruktive Interferenz).

Anhand einiger Zeichnungen kann man die entsprechenden Bedingungen finden.

Destruktive Interferenz

In der obigen Zeichnung beträgt $\Delta s=\frac{\lambda}{2}$, also die Hälfte der Wellenlänge $\lambda$. Unter dieser Bedingung löschen sich die Wellen offensichtlich aus. Es liegt destruktive Interferenz vor.

Da Wellen einen periodisch wiederkehrenden Prozess beschreiben, kann man die Bedingung für destruktive Interferenz entsprechend periodisch fortsetzen. Betrachten wir der Reihe nach folgende Werte für $\Delta s$:

• $\frac{\lambda}{2}$, $\frac{3\lambda}{2}$, $\frac{5\lambda}{2}$,... Auch in diesen Fällen erhält man destruktive Interferenz beider Wellen.

Konstruktive Interferenz

Beträgt jedoch $\Delta s=\lambda$ (also eine volle Wellenlänge), so verstärken sich die Wellen maximal. Es liegt konstruktive Interferenz vor.

Auch die Bedingung für konstruktive Interferenz lässt sich auf analoge Weise periodisch fortsetzen. Dazu betrachten wir für $\Delta s$ die Reihe

• $\lambda$, $2\lambda$, $3\lambda$,... In diesen Fällen erhält man konstruktive Interferenz.