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A. Die astrophysikalischen Forschungsniethoden
Nun wollen wir ein gebeugtes Strahlenbündel betrachten, das von A X A 2
unter einem gewissen Winkel abgeht und in P x und P 2 einen hierzu senk
rechten Schirm S 2 trifft (Abb. 57). Man sieht, daß der Weg von A x bis P {
jetzt länger ist als der von Ä 2 nach P 2 , und die Neigung
sei nun so gewählt, daß dieser Wegunterschied A X Q ge
rade eine ganze Wellenlänge A beträgt. Dann ist es klar,
daß der Randstrahl A x gegen den mittelsten (dritten in der
Abb.) einen Phasenunterschied von V 2 A hat; diese beiden
Strahlen heben sich also in der Ebene P X P 2 auf. Der nächst
benachbarte zweite Strahl hebt sich aber geradeso mit dem
vierten auf; es gibt überhaupt für jeden Strahl der einen
Hälfte einen Strahl der anderen Hälfte mit dem Phasen
unterschied V 2 A. Die sämtlichen Strahlen vernichten sich
also, d. h. es entsteht bei einer Strahlenvereinigung in
PjP 2 Interferenz und vollständige Dunkelheit.
Wählt man nun die Neigung stärker, so daß A X Q einem Wegunterschiede
von 2 A, 3 A usw. entspricht, so läßt sich leicht zeigen, daß in den Abständen,
in denen der Wegunterschied zwischen den beiden Randstrahlen eine ganze
Wellenlänge oder ein Vielfaches derselben beträgt, Dunkelheit herrscht.
Zwischen diesen dunklen Stellen ist aber Licht vorhanden, wie die folgende
Betrachtung ergibt.
Für die Neigung des Schirms S 2 , für die A X Q gerade % A beträgt, kommen
die beiden Randstrahlen A X P X und A 2 P 2 in S 2 mit einer halben Wellen
länge Wegunterschied an, sie heben sich also vollkommen auf. Für die zwei
benachbarten Strahlen ist der Unterschied nicht mehr genau eine halbe
Wellenlänge, diese werden also nicht mehr vollständig getilgt; überhaupt
heben sie sich immer weniger auf, je mehr sie in der Mitte liegen. Wir
erhalten also in diesem Falle ein nach beiden Seiten abfallendes Inten
sitätsmaximum. Eine ähnliche Betrachtung zeigt, daß bei einem Abstand
A X Q = 3 / 2 A von dem in drei Teile zerlegten Strahienbündel sich zwei durch
Interferenz aufheben, bei A 1 Q = 5 2 A vier usf. Man erhält so eine Reihe
von Spaltbildern, die durch schmale dunkle Streifen getrennt sind. Dabei
nimmt die Helligkeit der Spaltbilder mit dem Quadrat der ungeraden Zahlen
(%, V 25 » V 49 • • •) a b-
In der Abbildung ist die Neigung der Strahlen nach unten gezeichnet;
es ist klar, daß genau dieselben Betrachtungen auch für die nach oben ge
richteten Neigungen gelten; die Lichtverteilung ist also nach beiden Seiten
vom Spalte aus symmetrisch. Es läßt sich aus der Abbildung auch ohne
weiteres eine andere Eigenschaft der Lichtbeugung oder Diffraktion erkennen.
Man sieht, daß bei engerem Spalte, also bei kleinerem A X A 2 , die Neigung
der Strahlen eine größere sein muß, um dasselbe Maximum zu geben, als
bei weiterem Spalte, da die Strecke A X Q dieselbe bleiben muß. Je enger also
der Spalt ist, um so weiter liegen die Maxima auseinander, um so deutlicher
tritt die Diffraktionserscheinung hervor. Ist der Spalt im Verhältnis zur
Wellenlänge sehr breit, z. B. 1 mm, so ist die Diffraktion nur unter Zuhilfe
nahme besonderer Vorrichtungen zu erkennen.
Es war bisher vorausgesetzt, daß homogenes Licht zur Verwendung ge
langt; bei der Benutzung weißen Lichtes treten nun neue Erscheinungen auf,
Abb. 57. Beleuchtung
eines Schirmes durch
ein gebeugtes Strah
lenbündel.