Gangunterschiede und Kohärenzlänge

Tobbi88 · Newbie Anmeldungsdatum: 02.03.2007 Beiträge: 1

Hi,
ich bin neu hier, 18 Jahre alt und gehe noch zur Schule.
Da ich momentan eine Facharbeit über Holographie schreibe, sind mir zwei große Fragen aufgekommen Confused

Die erste wäre, ob man bei den Gangunterschieden einfach nur den zurückgelegten Weg zweier verschiedener Wellen betrachtet und die Weglänge vergleicht (wie auch immer, ob als Quotient oder als Differenz), oder ob man den Abstand zwischen zwei Hochpunkten verschiedener, sich überlagernder Wellen betrachtet?
Meine zweite Frage ist glaube ich noch viel komplizierter: Rolling Eyes

Bei Wikipedia steht "Der maximale Gangunterschied, bei dem die Wellenzüge am Punkt des Aufeinandertreffens noch miteinander interferieren, wird Kohärenzlänge genannt."
Ich dachte bei gleicher Wellenlänge ist es aber egal, wie lange die beiden Strahlen laufen und es gibt immer Interferenzen?
Naja, ich hoffe auf baldige Antworten und vielen Dank schonmal
Grüße Tobi

Oldy · Senior Member Anmeldungsdatum: 11.01.2007 Beiträge: 494

Gangunterschied:
Die erstgenannte Deutung ist die richtige. Mit Gangunterschied bezeichnet man die Längendifferenz zwischen zwei möglichen Wegen. Die Wege haben einen gemeinsamen Startpunkt und einen gemeinsamen Endpunkt.

Kohärenzlänge:
Du stellst dir vermutlich die Lichtwelle als vollständig kohärent vor, also als eine beliebig lange dauernde Welle mit genau festgelegter Wellenlänge und Polarisation, konstanter Amplitude und konstanter Phasenlage. Eine solche ideale Lichtwelle wird näherungsweise von einem Laser erzeugt.
Das Licht von normalen Lichtquellen sieht jedoch ganz anders aus. Es ist eine Überlagerung von sehr vielen unabhängigen Wellenzügen (bzw. Photonen) unterschiedlicher Phasenlage und Polarisation. Jeder dieser Wellenzüge hat eine endliche Länge. Solches Licht nennt man inkohärent.

Stell dir der Einfachheit halber erst einmal nur 2 Wellenzüge vor. Diese sind unabhängig voneinander und haben daher eine völlig zufällige Phasenrelation. Bringt man beide an einem bestimmten Punkt innerhalb der Versuchsanordnung zur Interferenz, ist das Ergebnis der Überlagerung völlig zufällig. Zwei Wellenzüge mögen sich vielleicht gerade gegenseitig verstärken, zwei andere gerade auslöschen. Alle möglichen Kombinationen werden auftreten. Und dies gilt für alle möglichen Interferenzpositionen. Fazit: Man erhält an allen Positionen das gleiche Ergebnis: eine statistische Mittelung über alle Kombinationsmöglichkeiten und auf keinen Fall ein Interferenzbild.

Um mit inkohärentem Licht dennoch Interferenzbilder zu erzeugen, hilft nur eines: man muss dafür sorgen, dass jeder Wellenzug mit sich selber zur Interferenz kommt. Wird ein Lichtstrahl für einen Interferenzversuch in 2 Teilstrahlen geteilt, werden auch die einzelnen Wellenzüge geteilt. Stoßen die beiden Teilstrahlen am Interferenzort dann wieder zusammen, ist gewährleistet, dass alle Wellenzug-Paare die gleiche Phasenverschiebung zueinander haben, so dass alle Paare zu einem einheitlichen Interferenzmuster beitragen, welches sich dann beobachten lässt. Das funktioniert aber nur dann, wenn der Gangunterschied der beiden Teilstrahlen nicht zu groß wird. Wenn der Gangunterschied größer wird, als eine Wellenzug lang ist, wird keine Interferenz mehr beobachtbar sein. Die Interferenzlänge entspricht also der mittleren Länge der Wellenzüge.