Berlin 2005 – wissenschaftliches Programm

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DD: Didaktik der Physik

DD 11: Anregungen aus dem Unterricht für den Unterricht III (interessante Probleme)

DD 11.3: Vortrag

Dienstag, 8. März 2005, 12:40–13:00, TU PN015

Was passiert, wenn ein Transmissionsbeugungsgitter gegenüber einem Laserstrahl gedreht wird? — •Michael Vollmer — FH Brandenburg

Die Grundbeziehungen der Beugung an Transmissionsgittern sind wohlbekannt und bei gegebener Wellenlänge λ des Lasers und Gitterkonstante g lässt sich bei senkrechtem Einfall des Lichts der Ablenkwinkel θ für die Ordnungen m=+1 und m=-1 berechnen gemäß g sin(θ)=m λ. Verblüffung entsteht bei Schülern und Studenten jedoch, wenn man das Gitter gegen den Laser dreht, und die Auswirkungen auf einem Schirm beobachtet [1]. Übliche Erwartungen sind, dass das Beugungsmuster gleich bleibt oder aber dass die beiden Ordnungen m=+1 und m=-1 sich gleichermaßen nach außen oder innen bewegen. In der Beobachtung stellt man jedoch fest, dass eine Ordnung nach außen wandert, während sich die andere zunächst zu kleineren Winkeln verschiebt, ehe auch sie nach außen wandert. Die Erklärung für dieses Verhalten ergibt sich aus einer ebenfalls wohl bekannten einfachen Verallgemeinerung der obigen Gittergleichung. Obwohl die Gleichung bekannt ist, rufen deren Konsequenzen dennoch Verblüffung hervor. Der vorliegende Beitrag analysiert das Problem sowohl qualitativ als auch quantitativ.

[1] Ich wurde auf dieses Phänomen zum ersten Mal vor einigen Jahren nach einem Vortrag von, so glaube ich, Prof. Galili/Jerusalem aufmerksam.