Beugung (Physik)<meta http-equiv="Content-type" content="text/html; charset=utf-8"> <link rel="shortcut icon" href="../../favicon.ico"><link rel="stylesheet" href="../../wikistatic.css"></head> <body><div id=topbar><table width='98%' border=0><tr><td><a href="../../h/ha/hauptseite.html" title="Hauptseite">Hauptseite</a> | <b><a href="http://de.wikipedia.org/wiki/Beugung_(Physik)" title="Beugung (Physik)">Aktueller Wikipedia-Artikel</a></b></td> <td align=right nowrap><form name=search class=inline method=get action="../../../search/search.html"><input name=search size=19><input type=submit value=Search></form></td></tr></table></div> <div id=article><h1>Beugung (Physik)</h1>Unter <strong>Beugung</strong> (Diffraktion) versteht man die Ablenkung von Wellen (<A HREF="../../l/li/licht.html" title="Licht">Licht</A>- und andere elektromagnetische Wellen, <A HREF="../../w/wa/wasserwelle.html" title="Wasserwelle">Wasser-</A> oder <A HREF="../../s/sc/schall.html" title="Schall">Schallwellen</A>) an einem Hindernis. Zur Beugung kommt es durch die Entstehung neuer <A HREF="../../w/we/welle__physik_.html" title="Welle (Physik)">Wellen</A> am Hindernis (<A HREF="../../s/sp/spalt.html" title="Spalt">Spalt</A>, <A HREF="../../b/be/beugungsgitter.html" title="Beugungsgitter">Gitter</A>, <A HREF="../../f/fa/fangspiegel.html" title="Fangspiegel">Fangspiegel</A> usw.) und deren Interferenz.<p> <p><table border="0" id="toc"><tr><td align="center"> <b>Table of contents</b> <script type='text/javascript'>showTocToggle("show","hide")</script></td></tr><tr id='tocinside'><td align="left"> <div style="margin-left:2em;"> </div> </div> <A CLASS="internal" HREF="#Beugung von Lichtwellen">1 Beugung von Lichtwellen</A><BR> <div style="margin-left:2em;"> <A CLASS="internal" HREF="#Beispiele für Lichtbeugung am Spalt">1.1 Beispiele für Lichtbeugung am Spalt</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Licht- und Röntgenbeugung am Gitter">1.2 Licht- und Röntgenbeugung am Gitter</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Unterschied von Brechung und Beugung">1.3 Unterschied von Brechung und Beugung</A><BR> </div> <A CLASS="internal" HREF="#Beugung von weiteren Wellenarten und ihre Nutzung">2 Beugung von weiteren Wellenarten und ihre Nutzung</A><BR> <A CLASS="internal" HREF="#Weblinks">3 Weblinks</A><BR> </td></tr></table><P> <A NAME="Beugung von Lichtwellen"><H2>Beugung von Lichtwellen</H2><p> Wegen der Wellennatur des Lichtes weicht sein reales Verhalten von jenem ab, das die <A HREF="../../g/ge/geometrische_optik.html" title="Geometrische Optik">geometrische Optik</A> erwarten lässt. Sehr auffällig ist z.B. das Auftreten von <A HREF="../../l/li/lichtspektrum.html" title="Lichtspektrum">Regenbogenfarben</A> auf der Rückseite von CDs. Die physikalische Grundlage für Beugung ist die <A HREF="../../i/in/interferenz__physik_.html" title="Interferenz (Physik)">Interferenz</A> von Wellen, d.h. ihre Überlagerung. Sie führt zu gegenseitiger Verstärkung (konstruktive Interferenz) oder gegenseitiger Abschwächung (destruktive Interferenz) oder gar Auslöschung. Daher wird Interferenz und Beugung in Zusammenhang mit allen Wellen beobachtet.<p> Im Gegensatz dazu kann die <A HREF="../../b/br/brechung__physik_.html" title="Brechung (Physik)">Brechung</A> von Wellen in Medien mit verschiedenem <A HREF="../../b/br/brechzahl.html" title="Brechzahl">Brechungsindex</A> ohne Beachtung der Wellennatur des Lichtes durch die <A HREF="../../g/ge/geometrische_optik.html" title="Geometrische Optik">geometrische Optik</A> beschrieben werden. Mit der <A HREF="../../w/we/wellenoptik.html" title="Wellenoptik">Wellenoptik</A> kann man sowohl Brechung als auch Beugung beschreiben, während die geometrische Optik die Beugung nicht beschreiben kann.<p> Beugung kann unter anderem gut beobachtet werden, wenn geometrische Strukturen eine Rolle spielen, deren Größe mit der <A HREF="../../w/we/wellenla_nge.html" title="Wellenlänge">Wellenlänge</A> der verwendeten Wellen vergleichbar ist.<p> <A NAME="Beispiele für Lichtbeugung am Spalt"><H3>Beispiele für Lichtbeugung am Spalt</H3><p> <ul><li> <strong>Interferenz am Doppelspalt</strong>: Eine Welle trifft auf zwei dicht beieinander liegende Spalte, dahinter überlagern sich die beiden Teilstrahlen. Es ergibt sich eine Reihe von Interferenzmaxima mit der Eigenschaft, dass der Weglängenunterschied der beiden Teilstrahlen ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge ist. </li><li> <strong>Beugung am Einfachspalt</strong>: Teilt man in Gedanken ein Lichtbündel, das an einem Einfachspalt in eine bestimmte Richtung abgelenkt wird, in zwei Hälften, können sich diese beiden Anteile des Lichtbündels konstruktiv oder destruktiv überlagern. An einem Spalt ergibt sich so wieder eine Reihe von Beugungsmaxima. Im Fall eines runden Loches ergeben sich konzentrische Beugungsringe.<p> </li></ul><A NAME="Licht- und Röntgenbeugung am Gitter"><H3>Licht- und Röntgenbeugung am Gitter</H3><p> <ul><li> <strong>Optisches Gitter</strong>: Sind in regelmäßigen Abständen viele Spalte angeordnet, ergibt sich eine Reihe von Beugungsreflexen, deren Anordnung derjenigen entspricht, die man bei einem Doppelspalt mit dem gleichen Abstand erwartet. Mit zunehmender Anzahl der Einzelspalte werden die Reflexe aber zu immer schärferen Linien. Da die Lage der Reflexe von der Wellenlänge des Lichtes abhängt, kann man optische Gitter zur Trennung verschiedener Wellenlängen nutzen. Das ist im <A HREF="../../m/mo/monochromator.html" title="Monochromator">Monochromator</A> und bei der <A HREF="../../s/sp/spektroskopie.html" title="Spektroskopie">Spektroskopie</A> der Fall. Es werden in der Praxis sehr häufig regelmäßige Anordnungen von spiegelnden und nicht spiegelnden Streifen als Reflexionsgitter verwendet. Die Rückseite der CD wirkt ähnlich. </li><li> <strong><A HREF="../../r/ra/ra_ntgenbeugung.html" title="Röntgenbeugung">Röntgenbeugung</A></strong>: Diese wird in der <A HREF="../../k/kr/kristallografie.html" title="Kristallografie">Kristallographie</A> zum Bestimmen und Vermessen von <A HREF="../../k/kr/kristall.html" title="Kristall">Kristallgittern</A> verwendet. Die Wellenlänge der <A HREF="../../r/ra/ra_ntgenstrahlen.html" title="Röntgenstrahlen">Röntgenstrahlung</A> ist mit den Gitterabständen im Kristall vergleichbar, und das Kristallgitter wirkt als mehrdimensionales optisches Gitter.<p> </li></ul><A NAME="Unterschied von Brechung und Beugung"><H3>Unterschied von <A HREF="../../b/br/brechung__physik_.html" title="Brechung (Physik)">Brechung</A> und Beugung</H3><p> <ul><li>Während <em>Brechung</em> (<em>Refraktion</em>) die Richtungsänderung einer <A HREF="../../w/we/welle__physik_.html" title="Welle (Physik)">Welle</A> durch veränderte Geschwindigkeit ist, </li><li>bedeutet <em>Beugung</em> (<em>Diffraktion</em>) die Ablenkung an einem Hindernis (<A HREF="../../s/sp/spalt.html" title="Spalt">Spalt</A>, Gitter, Linsenrand, <A HREF="../../f/fa/fangspiegel.html" title="Fangspiegel">Fangspiegel</A> usw).<p> </li></ul>Der Unterschied beider Begriffe wird am Beispiel von Linsenoptiken deutlich. Bei Linsenfernrohren haben Brechung und Beugung folgende Auswirkungen: <ul><li>Mittels <A HREF="../../b/br/brechungsgesetz.html" title="Brechungsgesetz">Brechungsgesetz</A> kann man den Strahlengang durch <A HREF="../../o/ob/objektiv__optik_.html" title="Objektiv (Optik)">Objektiv</A> und <A HREF="../../o/ok/okular.html" title="Okular">Okular</A> genau berechnen. Aber die <A HREF="../../g/ge/geometrische_optik.html" title="Geometrische Optik">Geometrische Optik</A> sagt nichts über die <A HREF="../../a/au/aufla_sung.html" title="Auflösung">Auflösung</A> des Fernrohrs (Trennschärfe bei kleinen Winkeln). </li><li>Über letztere entscheidet die Beugung. Die Linsenränder verursachen Lichtablenkungen und <A HREF="../../i/in/interferenz__physik_.html" title="Interferenz (Physik)">Interferenzenen</A>, die bei großen Objektiven prozentuell günstiger sind. Das <A HREF="../../a/au/aufla_sungsverma_gen.html" title="Auflösungsvermögen">Auflösungsvermögen</A> hängt daher von der <A HREF="../../a/ap/apertur.html" title="Apertur">Apertur</A> und kaum von der <A HREF="../../v/ve/vergra_a_erung__optik_.html" title="Vergrößerung (Optik)">Vergrößerung</A> ab.<p> </li></ul><A NAME="Beugung von weiteren Wellenarten und ihre Nutzung"><H2>Beugung von weiteren Wellenarten und ihre Nutzung</H2><p> Prinzipiell gelten Gesetzmäßigkeiten, die für die Beugung von Lichtwellen gelten, auch für andere Wellenerscheinungen. Auch wenn sie in ihren Auswirkungen kaum zu vergleichen sind.<p> <ul><li> In der <A HREF="../../a/ak/akustik.html" title="Akustik">Akustik</A>:<br>Die Beugung von <A HREF="../../s/sc/schall.html" title="Schall">Schall</A> ist für die Berechnung von Lärmzonen wichtig.<p> </li><li> In der <A HREF="../../t/te/teilchenphysik.html" title="Teilchenphysik">Teilchenphysik</A><br>beschäftigt man sich unter anderem mit der <A HREF="../../e/el/elektronenbeugung.html" title="Elektronenbeugung">Elektronenbeugung</A>.<p> </li><li> In der <A HREF="../../s/se/seismik.html" title="Seismik">Seismik</A><br>Da sich seismische Wellen (<A HREF="../../e/er/erdbebenwellen.html" title="Erdbebenwellen">Erdbebenwellen</A>) an der Oberfläche und im Untergrund fortpflanzen, kann ihre Beugung zur Untersuchung vieler Strukturen zwischen<A HREF="../../e/er/erdkruste.html" title="Erdkruste">Erdkruste</A> und <A HREF="../../e/er/erdkern.html" title="Erdkern">Erdkern</A> dienen. Man kann z.B. profilweise ausgelegte Geophone als Art <A HREF="../../b/be/beugungsgitter.html" title="Beugungsgitter">Beugungsgitter</A> betrachten und aus der Überlagerung künstlicher Bebenwellen den Verlauf von Kohleflözen bestimmen. Andererseits werden die Wellen von <A HREF="../../e/er/erdbeben.html" title="Erdbeben">Erdbeben</A> z.B. an der Grenze zwischen <A HREF="../../e/er/erdmantel.html" title="Erdmantel">Erdmantel</A> und Kern gebeugt, womit seit langem der Schalenaufbau der Erde erforscht wird.<p> </li><li> Wasserwellen<br>Im Wasser gibt es interessante Überlagerungen von Wellen (Kaimauer, Motorboote usw). Ähnliche Effekte kann man zur <A HREF="../../o/or/ortung.html" title="Ortung">Ortung</A> von Strukturen unter Wasser verwenden.<p> </li><li> In der <A HREF="../../q/qu/quantenphysik.html" title="Quantenphysik">Quantentheorie</A> hat jedes Teilchen prinzipiell auch Welleneigenschaften, somit ist eine Beugung von Teilchenstrahlen möglich, wenn auch experimentell schwer zugänglich. Es konnte z.B. die Beugung von Strahlen aus <A HREF="../../f/fu/fulleren.html" title="Fulleren">C<sub>60</sub></A> Molekülen im Experiment nachgewiesen werden.<p> </li></ul><A NAME="Weblinks"><H2>Weblinks</H2> <ul><li><A HREF="http://asta.tu-harburg.de/~material/material/prakt/physik-html/beugung.html" class="external">http://asta.tu-harburg.de/~material/material/prakt/physik-html/beugung.html</A> (Praktikum, Formeln für Spalt & Gitter) </li><li><A HREF="http://www.svenwienstein.de/HTML/beugung.html" class="external">http://www.svenwienstein.de/HTML/beugung.html</A> (Beugung, <A HREF="../../a/au/aufla_sungsverma_gen.html" title="Auflösungsvermögen">Auflösungsvermögen</A>) </li><li><A HREF="http://www.physicsnet.at/quellen/eva-optik1/ABeugung.pdf" class="external">http://www.physicsnet.at/quellen/eva-optik1/ABeugung.pdf</A> (Arbeitsblatt Beugung, Farbeffekt) </li></ul><hr> Siehe auch: Beugungsringe, <A HREF="../../o/op/optik.html" title="Optik">Optik</A>, <A HREF="../../s/sp/spiegelteleskop.html" title="Spiegelteleskop">Spiegelteleskop</A>, Elektronenstrahlen, <A HREF="../../g/ge/geophysik.html" title="Geophysik">Geophysik</A>, <A HREF="../../s/sn/snelliussches_brechungsgesetz.html" title="Snelliussches Brechungsgesetz">Snelliussches Brechungsgesetz</A><p> <p> <p></div><br><div id=footer><table border=0><tr><td> <small>Dies ist ein Artikel aus der freien Enzyklopädie <a href="http://de.wikipedia.org">Wikipedia</a>. Stand: August 2004. Der Artikel steht unter der <a href="http://www.gnu.org/licenses/fdl.txt">GNU Free Documentation License</a>.</small></td></tr></table></div>