Interferenz an dünnen Schichten | Physik Tutorial
Summary
TLDRDas Video skizziert das Phänomen der Interferenz an zwei Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Es erklärt, wie Licht an Grenzschichten reflektiert und gebrochen wird, was zu Interferenzmuster führt. Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung des Gangunterschieds, der durch die Streckendifferenz und den Brechungsindex bestimmt wird. Es wird auch auf die Phasenverschiebungen bei Reflexion in optisch dichteren Medien eingegangen, die den Gangunterschied beeinflussen. Abschließend werden die Auswirkungen des Einfallswinkels auf die Interferenzmuster diskutiert, die entweder konstruktiv (Intensitätsmaximum) oder destruktiv (Intensitätsminimum) sein können.
Takeaways
- 🔬 Die Reflexion und Brechung von Licht in verschiedenen Medien und Schichten wird erläutert.
- 🌟 Es wird erklärt, wie Licht an Grenzschichten reflektiert und gebrochen wird, was zu Interferenz führt.
- 💧 Ein Beispiel mit öliger Wasserschicht und Wasser wird verwendet, um das Verhalten des Lichts zu veranschaulichen.
- 📏 Die Bedeutung der Streckenunterschiede und des Brechungsgesetzes für die Lichtwellen wird betont.
- 🌈 Die Phasendifferenzen, die durch Reflexion und Brechung entstehen, werden als entscheidend für die Interferenz diskutiert.
- 🔢 Die mathematischen Formeln und Beziehungen, die die Streckenunterschiede und Phasendifferenzen beschreiben, werden kurz dargelegt.
- 🌀 Die Auswirkungen des Brechungsindexes auf die Phasendifferenzen und die daraus resultierende Interferenz werden erläutert.
- 📉 Es wird unterschieden, wie die Phasendifferenzen bei Reflexion in optisch dichten und dünnen Medien variieren.
- 🌟 Die Konsequenzen von konstruktiver und destruktiver Interferenz für das Interferenzmuster werden diskutiert.
- 📐 Die Rolle des Einfallswinkels bei der Bestimmung der Interferenz und des Gangunterschieds wird betont.
Q & A
Was passiert, wenn Licht auf eine Grenzschicht zwischen Luft und Wasser trifft?
-Das Licht wird teilweise reflektiert und teilweise gebrochen, was zu Interferenz führt, wenn die reflektierten und gebrochenen Strahlen wieder zusammentreffen.
Wie wird die Streckenlänge in einer Schicht beschrieben, wenn Licht durch sie hindurchläuft?
-Die Streckenlänge in einer Schicht wird durch die Brechungsindex und die Dicke der Schicht bestimmt.
Was ist der Unterschied zwischen konstruktiver und destruktiver Interferenz?
-Bei konstruktiver Interferenz summieren sich die Amplituden der Wellen, was zu einer verstärkten Intensität führt, während bei destruktiver Interferenz die Amplituden sich gegenseitig aufheben, was zu einer Auslöschung führt.
Wie wirkt sich die Brechung eines Mediums auf die Phasendifferenz der Wellen aus?
-Die Brechung führt zu einer Veränderung der Wellenlänge im Medium, was wiederum eine Phasendifferenz zwischen den Wellen in unterschiedlichen Medien erzeugt.
Was ist der Einfluss des Einfallswinkels auf die Interferenz?
-Der Einfallswinkel beeinflusst die Phasendifferenz und damit die Art der Interferenz (konstruktiv oder destruktiv), die beim Durchlaufen durch Schichten entsteht.
Wie wird die Phasendifferenz bei der Reflexion am Ende einer Schicht beschrieben?
-Bei der Reflexion an der Grenzschicht zwischen optisch dichteren und dünneren Medien entsteht eine Phasendifferenz von \( \pi \) (180 Grad).
Was sind die beiden Fälle, die im Skript bei der Betrachtung der Gangunterschiede zwischen Schichten unterschieden werden?
-Die beiden Fälle sind: 1) Der Gangunterschied ist kleiner als \( \pi \) und 2) Der Gangunterschied ist größer als \( \pi \).
Wie wird der Gangunterschied für konstruktive Interferenz in einem speziellen Fall berechnet?
-Der Gangunterschied für konstruktive Interferenz wird durch die Formel \( \Delta = 2n \cdot d \cdot \cos(\theta) \) berechnet, wobei \( n \) der Brechungsindex, \( d \) die Dicke der Schicht und \( \theta \) der Einfallswinkel ist.
Was ist die Bedeutung von 'Kammerland' im Kontext der Interferenz?
-Im Kontext der Interferenz bedeutet 'Kammerland', dass der Gangunterschied ein Vielfaches von \( \pi \) (360 Grad) ist, was zu einer konstanten Interferenz führt.
Wie beeinflusst die Dicke der Schicht die Interferenzmuster?
-Eine Veränderung der Schichtdicke führt zu einer Veränderung des Gangunterschieds, was wiederum die Interferenzmuster (konstruktiv oder destruktiv) beeinflusst.
Outlines
🔬 Interferenz an zwei Schichten
Dieser Absatz beschäftigt sich mit der Interferenz, die durch das Auftreten von Licht auf zwei Schichten entsteht, wie Öl und Wasser. Es wird erklärt, dass das Licht an der Grenzschicht zwischen den Schichten teils reflektiert und teils gebrochen wird. Die Reflexion und Brechung der Lichtwellen in den verschiedenen Schichten führen zu einer Interferenz, die durch die Streckenunterschiede der Wellen entsteht. Der Absatz stellt die physikalischen Prinzipien und die mathematischen Beziehungen, die diese Erscheinung beschreiben, dar.
📐 Berechnung des Gangunterschieds
Der zweite Absatz konzentriert sich auf die Berechnung des sogenannten Gangunterschieds, der die Streckenunterschiede zwischen den Lichtwellen in unterschiedlichen Medien darstellt. Es wird auf das Brechungsgesetz eingegangen, das den Einfallswinkel und den Brechungswinkel sowie den Brechungsindex in die Berechnung einbezieht. Es wird auch auf die mathematischen Umformungen eingegangen, die zur Bestimmung des Gangunterschieds führen, und es wird erwähnt, dass die Phasenverschiebung bei der Reflexion in optisch dichteren Medien eine Rolle spielt.
🌐 Konstruktive und destruktive Interferenz
In diesem Abschnitt wird die Auswirkung des Gangunterschieds auf die Art der Interferenz, also ob sie konstruktiv oder destruktiv ist, erläutert. Es wird erklärt, dass die Phasenverschiebung bei der Reflexion in optisch dichteren Medien zu einer Veränderung des Gangunterschieds führt, was wiederum die Intensität des resultierenden Lichts beeinflusst. Der Absatz unterscheidet zwischen Fällen, in denen der Gangunterschied ein Vielfaches der Wellenlänge ist, und Fällen, in denen dies nicht der Fall ist, und wie dies die Interferenz beeinflusst.
Mindmap
Keywords
💡Interferenz
💡Brechung
💡Phasenverschiebung
💡Einfallswinkel
💡Strahlen
💡Grenzschicht
💡Konstruktive Interferenz
💡Destruktive Interferenz
💡Brechungsindex
💡Streckendifferenz
Highlights
Die Reflexion und Brechung von Licht in verschiedenen Schichten wird erläutert.
Ein Beispiel mit öliger Wasserschicht und Lichteinfall wird verwendet, um die Theorie zu veranschaulichen.
Die Bedeutung der Längenunterschiede in den Schichten für die Lichtausbreitung wird betont.
Die Rolle des Brechungsgesetzes und des Einfallswinkels bei der Reflexion und Brechung wird erklärt.
Die Phasendifferenz durch Reflexion und Brechung wird diskutiert.
Interferenz als Resultat der Wellenbewegung in Schichten wird erläutert.
Die Streckenunterschiede und ihre Auswirkungen auf die Interferenz werden analysiert.
Die Unterschiede zwischen den Gangunterschieden in verschiedenen Medien werden behandelt.
Die Auswirkungen des Brechungsindexes auf die Ganggeschwindigkeit und -differenz wird erklärt.
Die mathematischen Formeln zur Berechnung des Gangunterschieds werden vorgestellt.
Die praktische Anwendung der Theorie auf optische Schichten wird diskutiert.
Die Phasensprung bei Reflexion am optisch dichteren Medium wird betrachtet.
Die Unterschiede in der Phasenverschiebung bei unterschiedlichen Brechungsindizes werden erklärt.
Die Konsequenzen von konstruktiver und destruktiver Interferenz für die Lichtintensität werden analysiert.
Die Bedeutung des Einfallswinkels für die Interferenzmuster wird diskutiert.
Die praktischen Auswirkungen der Theorie auf optische Geräte und Materialien werden beschrieben.
Transcripts
in diesem jahr den tieferen schichten
und die haben wir jetzt wenn jetzt legt
aus der luft auf zwei mit einer länge
geschichten feld und beispiel in der
praxis wäre mir jetzt ein öliger wasser
haben da kommt es vorstellen dann würde
jetzt legt das licht auf die ölschicht
über dem wasser treffen das heißt dann
wäre das kunden jetzt das wasser und
darüber die zweite schicht die ölschicht
dass ich es drauf habe und da ist eben
der zwei schichten deswegen in tieferen
schichten und jetzt ist man das nämlich
passiert und wir sehen jetzt das ist
jetzt unser einen fall nicht auf der
luft die ab geht jetzt erstmal hier oben
an der ersten grenzschicht reflektiert
dachte dann einfach nach reflexion des
kredits einfallswinkel also
einfallswinkel ungleich ausland krebsen
und jetzt wird da eben ein teil
reflektiert oder andere teile gebrochen
nachdem zwischen berechnungs gesetz
erhalten hier eine brechung swing
collapse und strich also ein teil
gebrochen und der teil geht dann durch
die erste schicht fällt dann hier auf
die zweite schicht wieder hier wieder
reflektieren und dann hier oben wieder
gebrochen sodass wir insgesamt hier oben
dann zwei paar ihre strahlen erhalten
und jetzt in dem wissen dass licht
nouvelles erhalten wir dann zwei teile
wellen und jetzt wenn wir zu erwarten
haben dann gibt es auch interferenz
zwischen dieses mal werden als bekannt
und jetzt diese beiden wellen vorstellen
als irgendwelche quellen quasi und dann
wollen wir jetzt mal die trends brachen
wie gesagt stichwort der interferenz in
den schichten und jetzt wenn wir
interferenz betrachten dann ist jetzt
dass die basis erst mal der gang
unterschied zwischen diesem beispiel und
ist eine sache falls ihr das mit dem
thema interessant seite verlinkt jetzt
mal im video war das jetzt die basis
dafür die basis ist es jetzt hier dann
erst mal der gang unterschied zwischen
diesen welten und der gang unterschied
zwischen zwei welt ist ja jetzt die
strecken differenz
und wenn wir uns mal dass wir hier in
diesem beispiel gucken wie sie jetzt
erstmal dias welle betrachtet die ist ja
nichts anderes als die eigene
lichtquelle und die einzelnen nicht
werde jetzt nur reflektiert und steht
zweite welle die ist ja im prinzip auch
dias welle jetzt nur noch mit dem zu
rücken
in dieser strecke und dieser strikt
beauftragt das heißt wir können jetzt
sagten diese welle ist im vergleich zu
dieser welle schon mal um diese strecke
einmal das und das länger und jetzt
gemacht und jetzt kommt weiterhin sein
diese strengen als das untersten ja
gleich gross heisst die strecke aber
zweimal also zwei abe ist schon mal
diese welle dann von der strecken
differenz ja größer als diese welle
deswegen zum gang besteht schon mal zwei
mal aber dazu gleich noch was aber jetzt
müssen auch gucken wenn wir diese
billups raten dass wenn man sich mal
vorstellen das gibt es nicht wenn jetzt
nur die beiden welten betragen und das
darf von mikrochips haben dann wäre das
noch auch der umgang unterschied
zwischen den wellen wir sehen hier
da sind die beiden schränkt gleich groß
und das ist jetzt noch der gang
geschieden wie gesagt hätten wir nur
diese beiden strahlen oder wählen ohne
das ganze dann wäre das der gau aber wir
sehen dass sich die strecke die jetzt
die ersten länger ist als die zweite das
heißt die erste welt ist um diese
strecke länger und die zweite welle ist
die strecke 2 ab
deswegen ist der gang unterschied also
der gesamte gang unterschied 2 np - api
und konkurswaren oder zu finden es
ergibt sich jetzt daraus dass dadurch
das wenden sich jetzt die wälder als
wenn nicht jetzt sich im medium bewegt
dann ist die
die ausbildungs gespielt hier medium
langsamer das heißt die wellenlänge ist
auch geringer und das führt wiederum
dazu dass jetzt gegangen schied größer
wird und deswegen noch ein ende zu nz
brechungsindex ist noch größer als 1
deswegen noch das beaufschlagt und hier
haben wir eben nur luft verbringen text
einfach eins deswegen hier keinen
dazwischen kein informant bezieht nur
hier noch weil das halt noch ein medium
stadt mit das noch kleine sagt dazu also
ist das jetzt erstmal unser
ausgangszustand für uns keinen
unterschied
und jetzt wollen wir hier konkret noch
den gang unterschied genau betrachten
und jetzt können wir sagen einmal mit
dem gesetz war mit der formel dass hier
nach einem psychischen brechung zu
setzen gleich sechs toren durch
stepstone strich ist wie raps und etwa
strich sind einmal einfallswinkel und
brechung winkel in der brechungsindex
jetzt dadurch dass jetzt eben der
berechnung 65 31 ist gibt es jetzt nach
dem allgemein breche österreichischen
berechnung es jetzt hier diese formel
und jetzt noch als einmal damit und mit
den ganzen dreiecksbeziehungen diebe
haben ergeben sich dann theoretisch nach
vielen mathematischen heirat umformung
insgesamt diese form entstehen dann
unterschied delta es gleich zwei de ma
lin fahrrad app store als abgleicht aus
den ausgangszustand dieses konkrete
formen habe ich jetzt nicht hier her
gleitet falls interesse habt wie man das
genau erläutert da frei habe ich jetzt
eine beschreibung schon live ist die
seite verlinkt eis ganz geklärt wenn ich
jetzt aber nicht in diesem video konkret
airline also dass wir jetzt unsere
konkrete formel für den gang unterschied
und jetzt im nächsten schritt hier
müssen wir jetzt eine fall
unterscheidung machen und dass sie dann
da kommt jetzt die zweite spiel spiels
jahr haben wir immer nur die erste
startet jetzt kommt die zweite schicht
ins spiel und zwar müssen wir den gang
fall unterschied machen
je nachdem einmal ob in strich kleiner
aus als in und zweifall
ob ein stück größer ist als er also der
arzt brechungsindex enden und das sich
jetzt daran dass jetzt bei der reflexion
am optisch dicht am ende immer ein fan
von pi entsteht und ist erst mal
allgemein erklärt dem jetzt hier zum
beispiel eine reflektion und optisch
dichterin medium weil du bist ja das
optisch dünnste möglichen medium hier
das ist ein optisch dichteres - hiermit
eine reflexion wie sagt am optisch
sticht medium da dann erhalten wir die
reflexion dieser welle und das heißt
hier haben wir dann bei dieser welle
eingang und einen phasen sprung von p
also von lander halbe und pi ist ja
nichts anderes als 180 grad heiß wenn
das eine fahren umkehr von rund 80
ähnliches beispiel des rates ist das
vielleicht ihr vielleicht noch erkennt
wenn wir eine reflexion haben zu einer
welle mit los mit dem fest ende dann ist
ja auch so dass die hinlaufen welle
jetzt bei der reflexion 180 grad
umgekehrt wird also wenn man es mal
gucken diese welle hier vorstellen ich
mach mal jetzt das weite weg dann
bedeutet jetzt eine phasen und 180 grad
dass jetzt die welle quasi einfach
umgedreht wird das heißt wenn das dann
unsere eingehende wende wäre also dass
hier
dann werden die reflektiert werde jetzt
so aussehen ungefähr spielzeug das eben
wo vorher wer den berg war ist es für
die zahl wo dann ben thales willenberg
also gut 80 grad gedreht und jetzt wenn
jetzt eben in strich kleiner ist als
enden dann haben wir nur hier genau
diesen phasen sprung hin und hier nicht
mehr dagegen wenn strich größer ist als
enden dann hat er auch hier noch aber
haben wir auch noch infektionen dann
hätten wir auch hier will den fall dass
das medium dadurch dass jetzt strich
größer ist wird das auch wieder ein
optisch düsteres wegen das heißt in dem
fall hätten wir jetzt einmal hier und
auch hier dann die phasen von p das
heißt in diesem fall hätten wir jetzt
quasi dann zweimal den phasen spuk
vorbei und jetzt in phasen von 2 p also
zweimal in fast schon von bisher 1
passen sprachen 2 p dann würde ich jetzt
mehr als aufheben
deswegen will muss vorstellen zwei
phasen fassung von 2 p machen will wie
ein wille 2 p ist ja 360 grad ist dann
genau eine periode und verschieben eine
periode haben dann ist sie bitte genau
so ist wie vorher
das heißt dann in diesem fall haben wir
dann als ganji dts hier genau das was
wir vorher hatten und haben jetzt nur
einmal den vertrieb von vp dann haben
jetzt als kein unterschied das ganze
jetzt noch - lande halbe weil jetzt ein
fast nicht ob führt dazu dass wir eine
verschiebung lange haben kommen zu
vorstellen hier jetzt mal das ganze zum
beispiel ist jetzt eine billige landa
was auch zwei pi ist und jetzt die
hälfte dass wir lande halbe bzw
und wir sehen dann wenn das heißt man
lande halbe eine verschiebung lande halb
haben dann haben wir genau dann starten
wir quasi hier her da haben wir genau
den fall dass wir mit normalen
forschungs dass wir dann auch wenn man
bei der effektiven bildende phasen von
80 grad haben dass wenn eben hier beim
wellental starten also über beim
gegenteil am anfang sind hier und hier
bei werdenberg deswegen im ersten fall
ist unser größter unterschied dazu
wissen die zwei unterschied dass es
wichtig ist komplizierter im ersten fall
ist der gang und schied das ganze jetzt
noch - labg
bei aufschlag im zweiten fall dadurch
dass jetzt zweimal der ausgleich wieder
unsere ursprungs formel und jetzt wo wir
jetzt den gang regieren will haben jetzt
können wir eben auf die integrierte
schaltung konsumenten sundance sprechen
und da ist ja allgemein konferenz haben
wir in der gang unterschied gleich
kammer land also vielfach sehr welling
ist und stets haben wir wenn der gang
unterschied kam innerhalb man da ist
also ein 1,5 mal der welling ist und das
beispiel auch hier
und damit kommen jetzt auch die letzten
nicht formeln und zwar bei konstruktives
jetzt hier im ersten fall bedeutet das
dass der gang unterschied dts was er
hier dann das ganze ist wenn das ganze
hier gleich kammerlander ist da haben
wir uns redlich friends und stets für
die mit trends haben wir wenn das ganze
also unterschied das ganze jetzt hier
gleich kam ich halt mit ansatz dass er
im prinzip hier im zweiten fall haben
konstant interferenz wenn hier das ganze
hier gleich kammerlander ist und des
managements sind hier das ganze gleich
campushalle landes also ein bisschen
komplizierter das wichtigste was wir
sagen muss ist dass unsere ein unsere
variabel hier dann der einfallswinkel
app stores weil wir sehen wir jetzt mal
ein beispiel wir haben jetzt vier
beispiele
konsumenten sollten bald will einfach
mal hier erklärt konsumtrends im ersten
fall sehen hier beim gang unterschied
kann man hier sehen wir hier sehen beim
gang unterschied de ist der abstand hier
der ersten schicht ist die konstante ist
auch dass der berechnung der nächstes
konstant das einzige was jetzt hier
werden derzeit das einzige was hier eine
vergleichbare apple ist es eben der
winkeln und wir sehen damit je nachdem
wie unser einfallswinkel des lichtes ist
ergibt sich damit dann 76 und ergibt
sich damit für diese
ganzen ausdruck ein bestimmter wert so
dass dann bei bestimmen
y wie dann ein vielfaches von der
wellendinger also einmal an das
landesamt zum beispiel bei kleins haben
wir jetzt eine differenz von einem
eingangs steigern dabei anderen wieder
am eingangs spitzen da zb das heißt
unser einfallswinkel ist halt unsere
größe je nach einsatz winkel erhalten
dann aber beim bestimmen einfallswinkel
hallen will constantini friends und
kannst du im internet heißt jetzt dass
dann diese beiden strahlen konstruktiv
internet internet frühen bedeutet es
entsteht nicht max und intensität und
bei anderen bestimmten winkeln
einfallswinkel erhalten wir dann genau
destruktiven terence das heißt dass
diese strahlen destruktiven der dentist
frieden was zu einer auslöschung
bedeutet und das ganze auch hier also
ein bisschen kompliziert das ganze thema
ich hoffe man kann es eigentlich meisten
verstehen und das war's dann damit
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