Physik III, Optik

Je schmaler der Spalt umso größer der mittlere transversale Impuls hinter dem Spalt
und umso breiter das Beugungsmuster. Durch die Einschränkung des Lichts auf die
Breite des Spalts entsteht eine transversaler Impuls. Schränkt man das Licht auf
einen Bereich der Größe d ein, so verteilt sich sein Wellenvektor, d.h. der Impuls der
beteiligten Photonen in dieser Richtung über einen Bereich, dessen Größe umgekehrt
proportional zu d ist. Dies ist eine erste Version der Ort-Impuls-Unschärfe.
6.3 Beugung am Gitter
• Beugungsgitter
können verschiedene Formen haben: Spiegel mit parallelen Kerben oder modulierten
Oberflächen (wellblechförmig, sägezahnförmig). Es gibt Reflexionsgitter und Transmissionsgitter.
Ein Gitter hat typischerweise einige tausend Striche pro Millimeter. Die
Abstände zwischen den Strichen betragen wenige hundert Nanometer. Gitter kosten
je nach Größe und Qualität zwischen 100 Euro -10000 Euro.
• Gitterspektrograph
dient zur Messung von optischen Wellenlängen in Physik, Chemie und Biologie. Die
Anwendungen reichen von der spektralen Analyse von Sternenlicht bis zur Absorption
biologischer Proben. Die Auflösung geht hinunter bis zu etwa 10 −4 der Wellenlänge.
• Beugung am Gitter
Wir können die Rechnung für das Antennenarray direkt übernehmen, wenn wir die
elektronische Phasenverzögerung ¯ϕ richtig wählen. Sie ist natürlich nicht mehr elektronisch
vorgegeben, sondern durch den Winkel des einfallenden Lichts bestimmt. Je
nach Einfallswinkel werden die einzelnen Gitterstäbe durch die einfallende Welle um
die Phase
¯ϕ = a · k = d · k · sin θ ein
verzögert relativ zum Nachbarstab angeregt.
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