Beugung

Unter der Beugung versteht man die Abweichung von der geradlinigen Lichtausbreitung bei undurchsichtigen Hindernissen (Spalte, Lochblenden..).

Die Beugung ist durch die Wellennatur des Lichtes bedingt und zeigt die Grenzen der Strahlenoptik. Die Beugung tritt erst dann deutlich in Erscheinung, wenn die Abmessungen der beugenden Objekte von der Grössenordnung der Lichtwellenlänge sind. Deshalb sind Beugungseffekte auch nicht sehr intensiv und werden meist mit Laserlicht demonstriert.

Die folgenden Simulationen zeigen, welche Beugungs- und Interferenzmuster auf einem Auffangschirm entstehen, wenn man unterschiedliche Hindernisse in den Lichtweg stellt. Man sieht, dass grobe Strukturen im linken Bild fein aufgelöste Beugungsfiguren auf der rechten Seite erzeugen (und umgekehrt). Dies hat mathematisch seinen Grund darin, dass die Intensitätsverteilung rechts eng mit der zweidimensionalen Fouriertransformation der Aperturgeometrie (links) verwandt ist.

Die feinen Strukturen der Beugungsfigur werden vor allem von Rand der beugenden Struktur erzeugt. So besitzen komplementäre Hindernisse (Lochblende / Kreisscheibe, oder Spalt / Streifen ) im abgeschatteten Bereich identische Beugungsfiguren (Prinzip von Babinet).

In den folgenden zwei Beugungsbeispielen ist der Rand des Hindernisses gleich, lediglich der zentrale Bereich ist im ersten Teil ausgeleuchtet, im zweiten Teil undurchsichtig. Man sieht rechts, dass in den abgeschatteten äusseren Beugungsbereichen praktisch identische Muster auftreten:

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