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Aufgabe mit Lösung Mindestens 15 Interferenzstreifen mit dem Doppelspalt erzeugen

Doppelspaltexperiment - Abstand, Winkel, rechtwinkliges Dreieck
Level 2 (ohne höhere Mathematik)
Level 2 setzt Schulmathematik voraus. Geeignet für Schüler.
Doppelspaltexperiment - Abstand, Winkel, rechtwinkliges Dreieck
Abstand \( a \) zwischen dem Doppelspalt und dem Schirm. Interferenzstreifen-Abstand \( x \) und der vom rechtwinkligen Dreieck eingeschlossene Winkel \( \theta \) sind hier wichtig.

Du hast einen Doppelspaltaufbau mit einem Schirm, der nur \( 15 \, \text{cm} \) breit ist. Doppelspalt und Schirm sind im Abstand von \( 3 \, \text{m} \) zueinander befestigt und der Spaltabstand beträgt \( 0.15 \, \text{mm} \). Auf dem Schirm möchtest Du ein cooles Interferenzmuster erzeugen und zwar möchtest Du mindestens \( 15 \) helle Streifen dort zu sehen bekommen!

Welche Wellenlänge \( \lambda \) musst Du dafür verwenden?

Lösungstipps

Benutze eine Skizze zum Doppelspalt. Hilft enorm! Benutze aber auch Dein Wissen, aus dem Artikel zum Doppelspaltexperiment. Und überlege Dir, was denn bereits in der Aufgabenstellung gegeben ist...

Lösung

Aus der Bedingung für Interferenzmaxima: 1 \[ \Delta s ~=~ m \, \lambda \] und der Skizze zum Doppelspalt (mit der Näherung, dass der Schirm weit weg vom Doppelspalt entfernt ist): 2 \[ \frac{x}{a} ~=~ \frac{\Delta s}{g} \] folgt für die Wellenlänge: 3 \[ \lambda ~=~ \frac{ x \, g }{ a \, m } \]

Einsetzen der gegebenen Werte ergibt: 1 \[ \lambda ~=~ \frac{ 0.15\cdot10^{-3}\text{m} ~\cdot~ 0.15\text{m} }{ 3\text{m} ~\cdot~ 15 } ~=~ 5\cdot10^{-7} \, \text{m} \]

Du musst also das Licht mit mindestens \( 500 \, \text{nm} \) Wellenlänge (rotes Licht) verwenden, um mindestens 15 Streifen auf einem \( 15 \, \text{cm} \) breiten Schirm (im Abstand \(3 \, \text{m} \) zum Doppelspalt) zu erzeugen.

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