Physikerboard.de :: Thema-Überblick - Spektrum von nicht-monochromatischen Lichts (mit Gitter)

PhyMaLehrer · Verfasst am: 10. Sep 2010 09:25 Titel:

Am Gitter werden die Lichtstrahlen gebeugt. Gut zu verstehen ist das, wenn man sich auf zwei Gitterspalte beschränkt, einen Doppelspalt. (Such mal unter "Beugung am Doppelspalt"!) An den beiden Spalten entstehen durch das auftreffende Licht Elementarwellen, die sich überlagern.
Wenn wir mal monochromatisches Licht annehmen, wird es auf dem Schirm genau in Richtung Lichtquelle - Doppelspalt einen hellen Strich geben, denn dort ist der Gangunterschied der beiden Elementarwellen Null: Verstärkung. Rechts und links davon gibt es Stellen auf dem Schirm, wo der Gangunterschied genau eine Wellenlänge ist und es wieder Verstärkung und damit helle Striche gibt. Noch weiter außen findet man Maxima für eine Gangdifferenz von 2, 3, 4 Wellenlängen, die aber immer lichtschwächer werden. Aus dem Abstand der beiden Spalte, der Entfernung der Maxima voneinander und dem Abstand Schirm - Doppelspalt kann man übrigens die Wellenlänge des verwendeten Lichtes berechnen!
Wenn ein Gitter statt eines Doppelspaltes verwendet wird, so verbessert sich der Effekt, da der Lichtstrahl in noch mehr Elementarwellen aufgespaltet wird, die sich alle überlagern. Die Maxima werden heller und es werden mehr von ihnen sichtbar.
Wird Licht mit mehreren Farben verwendet, so gibt es entsprechend der unterschiedlichen Wellenlängen verschiedene Stellen auf dem Schirm, an denen Verstärkung für die einzelnen Farben stattfindet: Es entstehen Spektren. Theoretisch gibt es außer den zwei Spektren, die ihr gesehen habt, noch mehr, aber die sind sicher viel zu lichtschwach.
Die schwarzen Stellen im Spektrum kommen daher, daß das Licht einer Quecksilberlampe eben kein kontinuierliches Spektrum hat. Es ist ja auch nicht wirklich weiß (was einem aber nicht auffällt, wenn man keine Vergleichsmöglichkeit hat), sondern eher bläulich. Das ist auch der Grund, warum man bei einer Straßenbeleuchtung mit Quecksilberdampflampen sehr fahl und ungesund aussieht: Es fehlen die Rotanteile im Licht, die unsere eher rosige Haut richtig zur Geltung bringen würden.

physikinteressent

Meine Frage:
Hallo! Folgender Versuch wurde in meiner letzten Physikstunde durchgeführt:

Quecksilberlampe ---> kleiner Spalt ---> Gitter (g=1/570mm) ---> Sammellinse ---> Schirm

Auf dem Schirm konnte man zwei Spektren sehen. Sie waren symmetrisch, aber unregelmäßig (einige schwarze Stellen), in der Mitte war das Licht weiß. Es waren alle Farben von UV bis Infrarot vorhanden.

Meine Frage: Was genau geschieht am Gitter, sodass auf dem Schirm ein solches Spektrum zu sehen ist?

Meine Ideen:
Meine Überlegungen waren, dass das Quecksilberlicht ja nicht monochromatisch ist, d.h. aus mehreren Farben besteht (was auf des Quecksilbermolekül und seine Elektronen zurückzuführen ist), die normalerweise zu weiß addiert werden.

Treffen die ganzen verschiedenen Lichtwellen auf das Gitter, werden sie irgendwie in ihre Bestandteile aufgespalten. Und da fehlt mir eine Überlegung. Wie geschieht das, sodass die Wellen dann auf dem Schirm dann das Spektrum bilden? Auf dem Schirm kann ich mir ja vorstellen, dass das wieder die gleiche Sache ist, wie beim monochromatischen Licht ist (Wellenhoch auf Wellenhoch heißt Licht usw.)

Vielen Dank im Voraus!