Energieverlust b. Interferenz? < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 14:20 Di 02.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Hallo,
habe mir neulich mal folgende Frage gestellt:
Man erzeuge in einem klar begrenzten, lang gezogenen Streifen, der durch zwei parallele Wände begrenzt ist, am Rand eine (Wasser-!)Welle mit paralleler Wellenfront, senkrecht zu den Wänden, die nur in eine Richtung läuft. Sobald diese Front in der Mitte angekommen ist, erzeugen wir eine weitere Wellenfront in der Mitte, die zum Zeitpunkt des Passierens von Welle A zu dieser 180° phasenverschoben ist und auch nur in Richtung der Welle A läuft. Nun interferieren diese Wellen (gleicher Amplitude!) destruktiv, heraus kommt ein plattes "Gewässer". Jedoch habe ich doch für die Erzeugung der Wellen jeweils Energie aufgewendet.
Wo ist diese Energie jetzt hin, wie kann ich diese zurückgewinnen?
Danke
Oli
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 15:22 Di 02.10.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo
Deine nach links und rechts laufenden Störungen laufen weiter nach links und nach rechts, d.h. einen Moment spätr laufen die wieder weiter.
du hast zwar einen Moment theoretisch keine pot. Energie aber dafür kinetische.
Vergleich: wenn du ne Momentaufnahme von nem Pendel im Moment des Durchgangs durch die Ruhelage machst "siehst" du die Energie auch nicht. Aber mit nem Film siehst du sie.
Gruss leduart.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:04 Mi 03.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Hi,
ich habe doch beide Wellen in einem Punkt gleichzeitig in nur eine Richtung geschickt mit 180° Phasendifferenz. Das heisst, die laufen die ganze Zeit lang genau übereinander und bilden ständig eine Nulllinie als Resultierende, dennoch habe ich Energie reingesteckt.
Wie ist das zu erklären?
Danke
Oli
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:28 Mi 03.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Um mal einen anderen Aspekt reinzubringen:
Wir bestrahlen einen Einkristall mit monochromatischen Licht und drehen diesen solange, bis es nach der Bragg-Reflexion und deren Gesetzen zur Ausbildung eines Minimums kommt (nämlich dann, wenn der Wegunterschied benachbarter Minima bei lambda/2 ist). Dann haben wir KEIN Licht am Schirm - Obwohl am Einkristall ALLES reflektiert worden ist, aber dann destruktiv interferiert.
Wo ist das Licht dann hin? Bei nem Doppelspalt wird es ja woanders heller, wenn es irgendwo Minima gibt - Wie ist das in diesem Fall?
Danke
Oli
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:51 Mi 03.10.2007 | | Autor: | rainerS |
Hallo Oli!
> Um mal einen anderen Aspekt reinzubringen:
> Wir bestrahlen einen Einkristall mit monochromatischen
> Licht und drehen diesen solange, bis es nach der
> Bragg-Reflexion und deren Gesetzen zur Ausbildung eines
> Minimums kommt (nämlich dann, wenn der Wegunterschied
> benachbarter Minima bei lambda/2 ist). Dann haben wir KEIN
> Licht am Schirm - Obwohl am Einkristall ALLES reflektiert
> worden ist, aber dann destruktiv interferiert.
Wenn kein Licht am Schirm ankommt, ist es auch nicht in diese Richtung reflektiert worden. Es kann entweder in eine andere Richtung reflektiert, im Kristall absorbiert oder durchgelassen worden sein.
Du betrachtest in deiner Überlegung nur die Wellen, die unter dem passenden Winkel aus dem Kristall kommen. Tatsächlich wird die einlaufende Wellenfront an jedem Atom des Kristall ![[]](/images/popup.gif) gebeugt, sodass von jedem Atom eine Kugelwelle ausgeht. Unter dem von dir betrachteten Winkel löschen sich die Wellen aus, unter anderen nicht. Wenn du den Schirm bewegst statt den Kristall zu drehen, siehst du wieder Licht.
> Bei nem Doppelspalt wird es ja woanders heller, wenn es irgendwo Minima gibt - Wie ist das in diesem Fall?
Genauso: du hast unter anderen Winkeln Verstärkung, genau wie die Bragg-Gleichung es voraussagt.
Viele Grüße
Rainer
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:40 Mi 03.10.2007 | | Autor: | rainerS |
Hallo!
> ich habe doch beide Wellen in einem Punkt gleichzeitig in
> nur eine Richtung geschickt mit 180° Phasendifferenz. Das
> heisst, die laufen die ganze Zeit lang genau übereinander
> und bilden ständig eine Nulllinie als Resultierende,
> dennoch habe ich Energie reingesteckt.
Woher weißt du, dass du Energie reingesteckt hast und nicht herausgeholt? Du nimmst an, dass jede Veränderung nur durch Zufuhr von Energie geschehen kann. Das ist nicht richtig.
Wie erzeugst du in der Mitte eine zusätzliche Wellenfront, die nur in eine Richtung läuft? Wenn du das tust, steckst du keine Energie in das System hinein, sondern holst damit die Energie der ursprünglichen Wellenfront aus dem System heraus.
Viele Grüße
Rainer
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:03 Mi 03.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Hi,
stimmt, das leuchtet ein ;)
Hast du auf das Bragg-Problem auch so eine plausible Antwort?
Danke
Oli
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Hallo!
Bei der Bragg-Reflektion ist es eigentlich genauso wie in den anderen Fällen. Wellen treffen auf die einzelnen Atome, und werden von jedem einzelnen als Kugelwelle wieder abgestrahlt.
Bei der Erklärung der Bragg-Reflektion sagt man, da ist EINE Ausrichtung, in der die Atome schichtweise liegen. Die maximale Reflektion tritt dann bei genau einem Einfallswinkel auf. Dann gibts einen Winkel, bei dem keine Reflektion stattfindet, und im gesamten restlichen bereich gibts dann "etwas" Reflektion.
Was man aber oft verschweigt: In Wahrheit gibt es tausende verschiedene Ebenen! Betrachte mal ein quadratisches, zweidimensionales Gitter aus 2x2 Punkten. Neben waagerechten Schichten gibts auch senkrechte, und auch diagonale mit jeweils 45°. Daran gibts auch Bragg-Reflektion!
Wenn du ein größeres Gitter betrachtest, wirst du noch weitaus mehr Schichten mit unterschiedlichen Winkeln finden, und wenn du dann mal zu nem 3D-Gitter übergehst, verlierst du schnell den Überblick.
Fazit: Drehst du den Kristall so, dass eine Reflektion für eine Schicht grade eben nicht stattfindet, gibts immernoch tausende andere Schichten, die Reflektion machen.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:11 Fr 05.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Hi,
also mir ist jetzt klar geworden, dass es für Dunkelstellen irgendwo anders wieder Hellstellen geben muss...
Bei manchen Beispielen "finde" ich diese Hellstellen aber irgendwie nicht ;)
Nochmal eins:
Laser (von links) geht auf halbdurchlässigen Spiegel, der 45° gekippt ist, beide Strahlen (oben/rechts) werden zurückgelenkt, unten ist ein Schirm, den folglich 50% der Strahlen erreichen.
Unsere Lehrerin meinte: Wenn man eine Linse dareinbaut, erhält man viele Ringe, die innen mal hell mal dunkel sind. Folge: Mein Messgerät ganz in der Mitte zeigt mal HELL, mal DUNKEL an, energetisch kein Problem.
Jetzt sagte sie aber, wenn man keine Linse reinbauen würde, erhielte man in der Mitte nur EINEN HELLEN Punkt (wenn man keinen Gangunterschied hat) oder bei lambda/2 Gangunterschied KEINEN PUNKT.
Wie ist das hier zu erklären? Oder gibt es auch ohne Linse Ringe und sie hat sich vertan?
Danke
Oli
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:30 Fr 05.10.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo
Das mit dem keinen Punkt bei [mm] \lambda/2 [/mm] ist nur theoretisch richtig, praktisch kann sie euch das nicht vorführen.
Wenn es keinen Punkt gibt, dann kann der Laser keine Energie mehr abgeben! weil auf ihn ja dann auch entsprechende Wellen losgingen. Mit nem Lautsprecher kann man sich das-entsprechende Anordnung - besser vorstellen. die Membran wird am Scheingen gehindert. (man kann so lautsprecher verschmoren, weil ja elektr. Energie reingeht, die dann nicht in Schall umgewandelt wird sondern in Wärme.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 02:17 Sa 06.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Hi!
Kommen die Wellen dann etwa wieder zurück, wenn es keinen Punkt gibt? Da du davon sprichst, dass die als Wärme abgegeben werden... Dafür müssen sie ja erstmal den Lautsprecher wieder erreichen?
Danke
Oli
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(Antwort) fertig | | Datum: | 11:59 Sa 06.10.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo
Ja, die treffen ja nicht erst auf deinem schirm aufeinander, sondern schon auf dem Rückeg bei dem halbdurchlässigen Spiegel und überlagern sich schon da!
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 16:16 Sa 06.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Ich muss nochmal nerven -
Die überlagern sich ja auf dem Weg zum Schirm - Wie kommt es denn dazu, dass die "umdrehen"? Werden die einfahc reflektiert und legen denselben Weg andersrum nochmal zurück? Dann müsste doch auf dem Sender ein "Nullpunkt" entstehen, da die Strahlen sich wieder destruktiv überlagern... Wie kann dann Energie an den Sender abgegeben werden? Hat dieses Phänomen einen Namen? Dann würde ich auch selber noch ein bisschen recherchieren, ohne ständig hier zu fragen.
Danke
Oli
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(Antwort) fertig | | Datum: | 17:42 Sa 06.10.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo
vom Sender S kommt Licht auf den Spiegel 1/2 geht durch, 1/2 reflektiert. dann kommt das Licht von den 2 Endspiegeln zurück, von jedem 50% davom geht wieder die Hälfte durch=25% von einem, und die Hälfte wird refektiert.
die 2 25%anteile, die beim Schirm ankommen wurden je einmal an der halbdurchlässigen Scheibe reflektiert, und einmal durchgelassen, die entsprechenden Phasensprünge sind gleich, deshalb muss man sie nicht betrachten. wenn sie den Wegunterschied [mm] \lambda/2 [/mm] haben heben sie sich auf.
die aber zum Sender zurückgehen worde (ausser am endspiegel) der eine 2mal durch, der andere 2mal reflektiert, also verschiedene Phasensprünge. sie gehen zurück zum sender und schwächen oder verstärken ihn. je nach Phasenlage.
Gruss leduart.
Das im einzelnen zu verfolgen wird recht kompliziert, ich hör also hier mit den Erklärungen auf.
Aber sei überzeugt, der Energiesatz stimmt.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:03 Sa 06.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Hm, ich will ja nicht zu kleinlich sein (bin ich aber, ich weiss.. ;) )...
Du schreibst:
wurden je einmal an der halbdurchlässigen Scheibe reflektiert, und einmal durchgelassen, die entsprechenden Phasensprünge sind gleich, deshalb muss man sie nicht betrachten. [...] der eine 2mal durch, der andere 2mal reflektiert, also verschiedene Phasensprünge
Beim ersten Fall sind die Phasensprünge gleich, logisch. Aber ein doppelter Phasensprung um 180° entspricht doch keinem Phasensprung, also müssten die doch beim zweiten Fall auch gleich sein?
Ich akzeptiere dass jetzt einfach mal so, auch wenn ich immer noch nicht so genau weiss, wo nun der Lichtpunkt entstehen soll. Hat das Phänomen einen Namen? Dann suche ich mal nach Skizzen im Internet.
Danke
Oli
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:45 Sa 06.10.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo
Du hast recht, auch das zum Laser zurückgehende Licht löscht sich aus (wenn der Spiegel beliebig dünn ist.
Da also nirgends Energie ankommt, geht auch keine vom Laser weg.
Ich versuch das etwas klar zu machen.
ein Laser hat am ausgangsende einen Spiegel, der weniger als 1% des lichtes nach aussen durchlässt. Er funktioniert NUR, wenn der Abstand zwischen den 2 Spiegeln exakt richtig ist.
wenn man direkt vor den Laser nen Spiegel stellt, wunderst du dich nicht, dass keine energie rauskommt. wenn man diesen Spiegel langsam wegschiebt, kommt mal was aus dem System raus, mal nicht. deine anordnng mit den 3 spiegeln macht das jetzt komplizierter zu durchschaen, aber nicht wesentlich anders. Wenn draussen nix ankommt, gibt der laser eben nix ab, die Energie, die man reinsteckt wird irgendwie anders verbraten, er wird etwas heisser.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 01:09 So 07.10.2007 | | Autor: | oli_k |
Ok, das macht Sinn!
Woher "weiss" der Laser denn nun, dass er heisser werden muss, obwohl er "eigentlich" Energie in Form von Licht bereits abegeben hat? So ein armer Laser kann ja nicht ahnen, dass der böse Anwender das Licht so interferieren lassen muss, das davon nichts übrig bleibt ;)
Danke
Oli
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(Antwort) fertig | | Datum: | 12:47 So 07.10.2007 | | Autor: | leduart |
Hallo
Im Laser werden durch die "pumpe" Licht in höhere Zustände gehoben. wenn die besetzt sind, wird das Pumplicht nicht mehr absorbiert. und geht halt irgendwo ins gehäuse und heizt.
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 22:06 Sa 06.10.2007 | | Autor: | chrisno |
Das möchte ich doch etwas kritisieren. Es gibt zwar im Prinzip "unendlich viele" Netzebenenscharen, doch werden deren Abstände immer kleiner, so dass irgendwann die Bragg-Bedingung nicht mehr erfüllt ist. Details werden in der Kristallographie unterrichtet, z. B. wie man die sortiert und nicht den Überblick verliert.
Wenn ein Röntgenstrahl in einen Kristall einfällt, und keine Netenebenschar passend liegt, dann geht er eben geradeaus weiter. Auf dem Weg wird ein Teil "normal" absorbiert und der Rest kommt am anderen Ende wieder raus.
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