Fraunhofersche Beugung

Beugung am variablen Einfachspalt und am Doppelspalt

Beugung am (Einfach-)Spalt lässt sich wunderbar mit einem Spalt mit variabler Breite demonstrieren. Der Spalt kann dabei über eine Mikrometerschraube geschlossen oder geöffnet werden.

Ist der Spalt weit geöffnet, so kann ein Laser oder Laserpointer den Spalt ungehindert passieren und es erscheint ein Leuchtfleck an der Wand. Wird die Spaltbreite (in horizontaler Richtung) verringert, so bilden sich horizontal Beugungsmaxima neben dem ursprünglichen Laserpunkt aus. Diese Maxima werden umso breiter, je weiter der Spalt geschlossen wird.

Beugung an einer Lochblende

In diesem Versuch wird eine Lochblende mit einem Laser oder Laserpointer beleuchtet. Das Interferenzbild wird auf die Wand abgebildet. 

Man kann ein Beugungsbild erkennen, das aus konzentrischen Kreisen, sog. Airy-Scheibchen mit einem mittleren Maximum besteht. Je kleiner die Lochblende ist, desto größer ist die Ausdehnung des Beugungsbilds.

Beugung am Gitter und am Kreuzgitter

In diesem Versuch wird ein Gitter oder ein Kreuzgitter mit einem Laser oder Laserpointer beleuchtet. Das Interferenzbild wird auf die Wand abgebildet.

Es kann beobachtet werden, dass eine höhere Strichdichte, also ein kleinerer Abstand der Striche beim Gitter einen größeren Abstand der Beugungsmaxima bedeutet. Bei einer vertikalen Ausrichtung der Striche ist das Beugungsbild dabei horizontal ausgedehnt, bei einer horizontalen Ausrichtung der Striche entsprechend vertikal. Zudem lassen sich Nebenmaxima zwischen den Hauptmaxima beobachten.

Ein Kreuzgitter zeigt konsequenterweise eine Ausdehnung des Beugungsbilds sowohl in horizontaler wie in vertikaler Richtung.

Beugung am Gitter mit einer Weißlichtquelle

Das Phänomen der Beugung, wie hier an einem Gitter, ist wellenlängenabhängig. Daher können durch die Beugung die Spektralfarben der Lichtquelle sichtbar gemacht werden. Im Fall einer Kohlebogenlampe kann dabei das komplette sichtbare Spektrum beobachtet werden.

Beugung an verschiedensten Strukturen

Beugung ist ein faszinierendes Phänomen, das leider viel zu häufig nur an den gängigen Beispielen wie Spalt, Lochblende oder Gitter besprochen wird. Dabei lässt sich Beugung an beliebigen Strukturen beobachten.

Das folgende Video lädt zum "Beugungsbilder raten" ein: zuerst wird das Beugungsbild gezeigt und der/die Zuschauer:in darf versuchen, aus dem Beugungsbild auf das beugende Objekt zu schließen. Anschließend wird die Auflösung gezeigt und das beugende Objekt anstelle des Beugungsbildes abgebildet.