Wellen-Interferenz / Zwei Quellen

Wenn zwei Wellen aufeinandertreffen, addieren sich ihre Amplituden Punkt für Punkt – das ist das Superpositionsprinzip. Bei einem Gangunterschied Δr = mλ liegen die Wellenberge übereinander, und die Intensität vervierfacht sich: I = 4I₀. Bei Δr = (m+½)λ trifft ein Berg auf ein Tal, und die Intensität fällt auf null. Das allgemeine Ergebnis lautet Aₛᵤᵞ = 2A₀ cos(δ/2), sodass für die Intensität I ∝ cos²(δ/2) gilt. Genutzt wird dieser Effekt in Noise-Cancelling-Kopfhörern (die δ = π einspeisen), optischen Antireflexbeschichtungen (Schichtdicke λ/4) und phasengesteuerten Funkantennen (Phased Arrays).

Zwei Quellen senden sich überlagernde Wellen aus. Betrachte einen beliebigen Punkt: meist hat eine Welle einen etwas längeren Weg zurückgelegt als die andere, und dieser Gangunterschied entscheidet alles. Beträgt er ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge, treffen Wellenberg auf Wellenberg und es entsteht ein heller Streifen; liegt er eine halbe Wellenlänge daneben, trifft Berg auf Tal und die Stelle bleibt dunkel. Vergrößere den Abstand d, und das Werkzeug drängt mehr Streifen zusammen, gemäß sin θ = nλ/d.

Man könnte meinen, Interferenz brauche eine ganze Schar gleichzeitig kreuzender Wellen — doch das stimmt nicht. Schießt man Elektronen einzeln durch einen Doppelspalt, sodass sich stets nur eines im Apparat befindet, landet jedes als einzelner Punkt, scheinbar zufällig. Sammeln sich Tausende an, entsteht dasselbe Streifenmuster. Jedes Teilchen tastet irgendwie beide Wege ab und interferiert mit sich selbst — von Lesern zum „schönsten Experiment der Physik" gewählt.