Welle 6
Info zum Applet
Das muß
ich wissen: Anhand des vorliegenden Applets läßt sich das
Reflexionsgesetz anschaulich unter Nutzung des Konzeptes der Phasenzeiger
zeigen. Gegeben ist eine Quelle (Q) und ein Betrachtungspunkt (P). Beide Punkte
lassen sich mittels "Drag and Drop" frei verschieben. Im
Programmfenster ist unterhalb von P und Q ein Spiegel angeordnet (dicke
schwarze Linie). Der dem Reflexionsgesetz entsprechende Lichtweg von Q nach P
über den Spiegel wird automatisch eingezeichnet. (dünne hellgraue
Linie). Ebenso wird das Lot auf die Spiegeloberfläche im
"Knickpunkt" des Lichtweges eingezeichnet (gestrichelte
Linie
Nun beginnt das
Gedankenexperiment. Die Quelle Q sendet Kugelwellen in alle Richtungen des
Raums aus. Insbesondere treffen solche Wellenfronten auch auf jeden Punkt der
Spiegelfläche. Jeder Punkt der Spiegelfläche ist dann selbst eine
Quelle und sendet wiederum Kugelwellen in alle Richtungen des Raumes aus. Somit
müßte man auch das Bild der Quelle von all diesen Reflexionspunkten
im Punkt P betrachten können. Dies würde dem Reflexionsgesetz
widersprechen: Warum das Reflexionsgesetz trotz dieses scheinbaren
Widerspruches gilt, wird ersichtlich, wenn man einige mögliche Wellenwege
betrachtet: Man wählt einen Punkt auf der Oberfläche des Spiegels per
Mausklick aus und betrachtet die Phasenverschiebung zwischen Q und P, die
entsteht, wenn eine Welle von Q über den gewählten Punkt nach P
läuft. Sie wird direkt unterhalb des gewählten Punktes in Form eines
Phasenzeigers angegeben. Im Punkt P wird die dort resultierende Amplitude aller
gewählten Wellenwege angezeigt (es lassen sich maximal 20 Wege
einzeichnen).
Anhand der im
Startbild vorgegebenen Wellenwege wird schnell klar, wieso das Reflexionsgesetz
gelten muß: Die Amplituden der Wellenwege, deren Aufpunkt auf dem Spiegel
nicht nahe am eingezeichneten Lot liegen, haben solche Phasenverschiebungen,
daß sie zum Interferenzbild kaum etwas beitragen, den
"Löwenanteil" liefern die Wellenwege nahe am Lot. Besonders
deutlich wird dies, wenn man nur die resultierende Amplitude einiger weniger
Phasenzeiger betrachtet. Dies wird durch eine weitere Funktion des Programms
ermöglicht.
Weiterhin kann aus
dem Spiegel eine Zonenplatte gemacht werden (durch jeden zusätzlichen
Wellenweg wird die resultierene Amplitude im Punkt P
vergrößert).
So funktioniert's:
Im Startbild werden Beispielstrahlen dargestellt. Sollen sie gelöscht
werden, so ist der Button "Neustart" anzuklicken. Soll die Reflexion
an einer Zonenplatte betrachtet werden, so ist der Button "Zonenplatte
ein" anzuklicken. Im "Spiegelmodus" und solange bei
eingeschalteter Zonenplatte keine Wellenwege eingezeichnet sind, können
Quelle und Beobachtungspunkt mittels Drag&Drop verschoben werden.
Wellenwege (maximal 20) werden durch einen Klick auf den gewünschten
Spiegelpunkt eingezeichnet. Soll die Addition einzelner Phasenzeiger betrachtet
werden, so ist im Bereich unterhalb des Spiegels bei gedrückter Maustaste
über die gewünschten Zeiger zu fahren. In einem Zusatzfenster wird
nach Loslassen der Maustaste die Addition der gewählten Phasenzeiger
dargestellt. Über einen Start/Stop-Knopf kann die Simulation angehalten
und wieder gestartet werden.
Näheres zur
Programmidee in: R.P. Feynman; "QED, die seltsame Theorie des Lichtes und
der Materie"; Piper, München; 4. Auflage, Februar 1999; Seite
122
Download: welle6.zip (22.5 kB) 
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