Demonstration von Lichtinterferenzen am Computerbildschirm

von Gerhard Höhne

Dem Einsatz des Computers im Physikunterricht stehen vor allem ältere Lehrer skeptisch gegenüber. Sie sind in der Regel nicht bereit, von erprobten und bewährten Unterrichtskonzepten abzurücken und begründen die daraus resultierende Abneigung gegen den Computereinsatz mit angeblich pädagogischen Argumenten. Für den Computereinsatz können diese Skeptiker nur gewonnen werden, wenn ihnen Anwendungsbeispiele vorgeführt werden, die gut in ihre Unterrichtskonzepte hineinpassen. Ein passendes Beispiel ist die hier beschriebene Veranschaulichung der Interferenz von Kreiswellen .

 Die konzentrischen roten und grünen Ringe in Abb. 1 stehen für die Berge und Täler einer kreisförmigen Welle. Mit dem Programm "MATHE. - PHYSIK" kann von diesem Ringmuster eine Kopie erzeugt werden ( "Kopieren aus verschiedenen Bildebenen" unter "Bearbeiten "). Durch Überlagerung des Bildes mit seiner Kopie entstehen Interferenz- muster, an denen die Interferenz von Kreiswellen erklärt werden kann. Rot und Grün ergeben als Komplementärfarben zusammen Schwarz; dies entspricht der Kompensation eines Wellenberges durch ein Wellental.

Hier muß darauf aufmerksam gemacht werden, daß diese Überlagerung mit einer Farbenmischung in den gängigen Zeichenprogrammen nicht möglich ist.

Abb. 1

Die Muster von Abb. 2 und Abb. 3 ergeben sich durch Interferenz zweier Kreiswellen deren Zentren 24 (Abb. 2) bzw. 12 Pixel (Abb. 3) voneinander entfernt sind. Mit den oben genannten Programmen kann die Kopie pixelweise mit Hilfe der Cursortasten verschoben werden.

Abb. 2

Abb. 3

In Abb. 4 ist das Ergebnis einer Interferenz aus 4 Kreiswellen zu sehen, die von Zentren auf einer Geraden ausgehen. Der Abstand zweier benachbarter Wellenzentren beträgt hierbei 12 Pixel. Die Maximalbereiche sind schmäler und ausgeprägter als in Abb. 3. Es wird deutlich, warum zur Messung der Wellenlänge anstelle eines einfachen Doppelspaltes ein Gitter verwendet wird. Vielstrahlinterferenz kann mit den genannten Programmen leicht in einem Zuge veranschaulicht werden. Wird nach der Verschiebung der Kopie die Leertaste angetippt, dann hinterläßt die bewegliche Kopie einen Abdruck und kann anschließend weiterbewegt werden.

Abb. 4

Abb. 5 erhält man, indem man 18 Ringmuster überlagert, deren Mittelpunkte auf einer Geraden mit 1 Pixel - Abständen aufeinander folgen. Beim Aufbau eines solchen Interferenzmusters werden die Bedingungen erkennbar, unter denen ein Strahl mit kleinem Öffnungswinkel ( Laserstrahl ) entsteht.

Abb. 5

Veröffentlichung in Physik in der Schule

 

Vorführung

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