Interferenz

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Die Interferenz beschreibt die Änderung der Amplitude bei der Überlagerung von zwei oder mehreren Wellen. Dies geschieht nach dem Superpositionsprinzip. Interferenz tritt bei allen Arten von Wellen auf, also zum Beispiel bei Schallwellen, Materiewellen, Lichtwellen und so weiter. 


Das Auftreten von Interferenz gilt in der Physik als Nachweis für die Wellennatur der jeweiligen untersuchten Strahlung. Interferenz ist also eine wellentypische Erscheinung. Sie kann mit dem Modell Lichtwelle erklärt werden. Die Lichtmodelle werden in einem eigenen Artikel genauer beschrieben.  


Genutzt werden kann die Interferenz zur Bestimmung der Lichtwellenlänge. Interferenz wird auch bei Interferometern angewendet, die beispielsweise zu genauen Längenmessungen eingesetzt werden können.


george.bellamy@studysmarter.de

Mathematische Formeln fehlen

Konkretes Rechenbeispiel

17:50 27.07.2021

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Was ist das Superpositionsprinzip?


Unter dem Superpositionsprinzip wird in der Physik eine Überlagerung gleicher physikalischer Größen, die sich dabei nicht gegenseitig behindern, verstanden. Speziell in der Wellenlehre beschreibt das Superpositionsprinzip also die ungestörte Überlagerung, auch Interferenz genannt, mehrerer Wellen des gleichen Typs. 

Die relevante Größe ist dabei die Amplitude der einzelnen Wellen. Beispielsweise können sich mehrere elektromagnetische Wellen gegenseitig überlagern. Dadurch verstärken sich deren Amplituden zur gleichen Zeit an manchen Punkten, während sie sich an anderen abschwächen.


  • Die Interferenz beschreibt die Änderung der Amplitude bei der Überlagerung von zwei oder mehreren Wellen nach dem Superpositionsprinzip.
  • Interferenz tritt bei allen Arten von Wellen auf.
  • Interferenz ist eine wellentypische Erscheinung.
  • Das Superpositionsprinzip beschreibt eine Überlagerung gleicher physikalischer Größen.
  • Die relevante Größe ist dabei die Amplitude.

 


Was ist konstruktive und destruktive Interferenz?


Man unterscheidet innerhalb der Interferenz zwei Sonderfälle – die destruktive Interferenz und die  konstruktive Interferenz. Bei konstruktiver Interferenz verstärken sich die einzelnen Wellen, bei der destruktiven Interferenz löschen sich die Wellen gegenseitig aus. Bei Lichtwellen zum Beispiel führt konstruktive Interferenz zu verstärkter Helligkeit, destruktive Interferenz hingegen zu Dunkelheit. Als weiteres Beispiel lässt sich der Schall anführen. Beim Schall führt konstruktive Interferenz zu höherer Lautstärke, während destruktive Interferenz zu Stille führt.



Wann tritt destruktive Interferenz auf?


Die destruktive Interferenz tritt auf, wenn die Wellenberge der einen Welle genau auf die Wellentäler der anderen Welle treffen. Es entsteht dadurch eine Welle mit kleinerer Amplitude. Haben die beiden Wellen die gleiche Amplitude löschen sie sich gegenseitig aus.


An Orten, wo sich die Wellen gegenseitig auslöschen, herrscht also eine destruktive Interferenz. Wie bereits oben beschrieben, löschen sich zwei Wellen dann gegenseitig völlig aus, wenn ihre Auslenkungen am betrachteten Ort und Zeitpunkt entgegengesetzt gleich sind.


Zur destruktiven Interferenz kommt es immer dann, wenn die beiden Wellen um λ/2 gegeneinander verschoben sind. Der Gangunterschied nimmt also ein Vielfaches von λ/2 als Wert an. Mathematisch drückt man dies mit folgender Formel aus: Δs=(n−1/2)⋅λ
Δs steht dabei für den Gangunterschied und  λ für die Wellenlänge.



via univie.ac.at



  • Die destruktive Interferenz tritt auf, wenn die Wellenberge der einen Welle genau auf die Wellentäler der anderen Welle treffen.
  • Zur destruktiven Interferenz kommt es immer dann, wenn die beiden Wellen um λ/2 gegeneinander verschoben sind.
  • Der Gangunterschied und die Wellenlänge hängen bei der destruktiven Interferenz wie folgt zusammen: Δs=(n−1/2)⋅λ



Wann tritt konstruktive Interferenz auf?


Es ist auch möglich, dass sich die Wellen nicht gegenseitig auslöschen, sondern verstärken. Die konstruktive Interferenz tritt auf, wenn die Wellenberge der einen Welle genau auf die Wellenberge der anderen Welle treffen. Dabei verstärken sich die beiden Wellen und es entsteht eine Welle mit einer größeren Amplitude. An Orten, wo dies der Fall ist, herrscht also eine konstruktive Interferenz.


Es kommt immer dann zur konstruktiven Interferenz, wenn der Gangunterschied (link) ein Vielfaches der Wellenlänge ist. Es gilt dann : Δs=n⋅λ

Δs steht dabei für den Gangunterschied und  λ für die Wellenlänge.



via univie.ac.at

 


Abwechselnde Maxima und Minima der Intensität, dort wo jedes Wellenfeld für sich eine gleichmäßige Intensität hatte, sind ein Zeichen für das Auftreten von Interferenz zweier Wellenfelder. Dies ist eine Folge der konstruktiven und destruktiven Interferenz, die auch als Interferenzmuster bezeichnet wird. Ein bekanntes Beispiel dafür sind die hellen beziehungsweise dunklen Streifen beim Doppelspaltversuch. Dieser Versuch wird innerhalb des Artikels zur Interferenz am Doppelspalt (link) näher erklärt.


  • Die konstruktive Interferenz tritt auf, wenn die Wellenberge der einen Welle genau auf die Wellenberge der anderen Welle treffen.
  • Es entsteht eine Welle mit größerer Amplitude.
  • Der Gangunterschied und die Wellenlänge hängen bei der konstruktiven Interferenz wie folgt zusammen: Δs=n⋅λ
  • Die Folge von konstruktiver oder destruktiver Interferenz sind Interferenzmuster.



Wie hängt die Kohärenz mit der Interferenz zusammen?


Für die Interferenz ist die Kohärenz ein wichtiges Phänomen. Was genau die Kohärenz ist, wird in einem eigenen Artikel beschrieben. Klicke einfach auf den Begriff und du gelangst zum Artikel.


Die Kohärenz ist nämlich die Bedingung für eine stabile Interferenz. Damit also die bei der Interferenz entstehende neue Welle stabil ist, müssen die beiden interferierenden Wellen kohärent sein. Eine stabile Welle zeichnet sich durch eine zeitlich konstante Amplitude, Wellenlänge, Geschwindigkeit und Frequenz aus. Sind die Wellen nicht kohärent, so entsteht eine Welle, deren Eigenschaften nicht konstant sind.


  • Ohne Kohärenz gibt es keine stabile Interferenz.
  • Damit die durch Interferenz neu entstehende Welle stabil ist, müssen beide interferierende Wellen kohärent sein.
  • Stabile Wellen zeichnen sich durch  eine zeitlich konstante Amplitude, Wellenlänge, Geschwindigkeit und Frequenz aus.



Alles Wichtige zur Interferenz auf einen Blick!


  • Die Interferenz beschreibt die Änderung der Amplitude bei der Überlagerung von zwei oder mehreren Wellen nach dem Superpositionsprinzip.

  • Interferenz tritt bei allen Arten von Wellen auf und ist demnach eine wellentypische Erscheinung.


  • Das Superpositionsprinzip beschreibt die ungestörte Überlagerung, auch Interferenz genannt, mehrerer Wellen des gleichen Typs.


  • Die destruktive Interferenz tritt auf, wenn die Wellenberge der einen Welle genau auf die Wellentäler der anderen Welle treffen und sie sich gegenseitig auslöschen.


  • Der Gangunterschied und die Wellenlänge hängen bei der destruktiven Interferenz wie folgt zusammen: Δs=(n−1/2)⋅λ


  • Die konstruktive Interferenz tritt auf, wenn die Wellenberge der einen Welle genau auf die Wellenberge der anderen Welle treffen und dadurch eine Welle mit größerer Amplitude entsteht.


  • Der Gangunterschied und die Wellenlänge hängen bei der konstruktiven Interferenz wie folgt zusammen: Δs=n⋅λ


  • Die Folge von konstruktiver oder destruktiver Interferenz sind Interferenzmuster.


  • Damit die durch Interferenz neu entstehende Welle stabil ist, müssen beide interferierende Wellen kohärent sein.

Finales Interferenz Quiz

Frage

Was beschreibt die Interferenz? 

Antwort anzeigen

Antwort

Die Interferenz beschreibt die Änderung der Amplitude bei der Überlagerung von zwei oder mehreren Wellen. Dies geschieht nach dem Superpositionsprinzip.

Frage anzeigen

Frage

Bei welchen Arten von Wellen können Interferenzerscheinungen auftreten? 

Antwort anzeigen

Antwort

Interferenz tritt bei allen Arten von Wellen auf, also zum Beispiel bei Schallwellen, Materiewellen, Lichtwellen und so weiter. 

Frage anzeigen

Frage

Es wird eine Strahlung untersucht, bei der Interferenz auftritt. Auf welche Eigenschaft der Strahlung kann aufgrund des Auftretens von Interferenz geschlossen werden? 

Antwort anzeigen

Antwort

Die untersuchte Strahlung ist wellenartig. Das Auftreten von Interferenz gilt in der Physik als Nachweis für die Wellennatur der jeweiligen untersuchten Strahlung. Interferenz ist also eine wellentypische Erscheinung.

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Frage

Wofür kann die Interferenz genutzt werden? 

Antwort anzeigen

Antwort

Genutzt werden kann die Interferenz zur Bestimmung der Lichtwellenlänge. Interferenz wird auch bei Interferometern angewendet, die beispielsweise zu genauen Längenmessungen eingesetzt werden können.


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Frage

Was wird in der Physik unter dem Superpositionsprinzip verstanden?

Antwort anzeigen

Antwort

Unter dem Superpositionsprinzip wird in der Physik eine Überlagerung gleicher physikalischer Größen, die sich dabei nicht gegenseitig behindern, verstanden. 

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Frage

Was beschreibt das Superpositionsprinzip speziell in der Wellenlehre? 

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Antwort

Speziell in der Wellenlehre beschreibt das Superpositionsprinzip die ungestörte Überlagerung, auch Interferenz genannt, mehrerer Wellen des gleichen Typs.

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Frage

Welche zwei Fälle gibt es innerhalb der Interferenz? 

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Antwort

Man unterscheidet innerhalb der Interferenz zwei Sonderfälle – Die destruktive Interferenz und die konstruktive Interferenz.

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Frage

Was ist die destruktive Interferenz? 

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Antwort

Die destruktive Interferenz tritt auf, wenn die Wellenberge der einen Welle genau auf die Wellentäler der anderen Welle treffen. Es entsteht dadurch eine Welle mit kleinerer Amplitude. Haben die beiden Wellen die gleiche Amplitude löschen sie sich gegenseitig aus. 

Frage anzeigen

Frage

Um welchen Faktor müssen interferierende Wellen verschoben sein, damit es zu einer destruktiven Interferenz kommt? 

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Antwort

Zur destruktiven Interferenz kommt es immer dann, wenn die beiden Wellen um λ/2 gegeneinander verschoben sind.

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Frage

Mit welcher Formel lässt sich der Gangunterschied in Abhängigkeit der Wellenlänge bei der destruktiven Interferenz bestimmen? 

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Antwort

Der Gangunterschied und die Wellenlänge hängen bei der destruktiven Interferenz wie folgt zusammen: Δs=(n−1/2)⋅λ         

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Frage

Was ist die konstruktive Interferenz? 

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Antwort

Die konstruktive Interferenz tritt auf, wenn die Wellenberge der einen Welle genau auf die Wellenberge der anderen Welle treffen. Dabei verstärken sich die beiden Wellen und es entsteht eine Welle mit einer größeren Amplitude. An Orten, wo dies der Fall ist, herrscht also eine konstruktive Interferenz. 

Frage anzeigen

Frage

Wann kommt es immer zur konstruktiven Interferenz? 

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Antwort

Es kommt immer dann zur konstruktiven Interferenz, wenn der Gangunterschied ein Vielfaches der Wellenlänge ist.

Frage anzeigen

Frage

Wie hängt der Gangunterschied mit der Wellenlänge bei der konstruktiven Interferenz zusammen? 

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Antwort

Für den Gangunterschied gilt in Abhängigkeit der Wellenlänge: Δs=n⋅λ 

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine Folge der konstruktiven und destruktiven Interferenz und wie nennt man diese?

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Antwort

Abwechselnde Maxima und Minima der Intensität, dort wo jedes Wellenfeld für sich eine gleichmäßige Intensität hatte, sind ein Zeichen für das Auftreten von Interferenz zweier Wellenfelder. Dies ist eine Folge der konstruktiven und destruktiven Interferenz, die auch als Interferenzmuster bezeichnet wird.

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