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Wie kommt das Interferenzmuster zustande?

Auf den ersten Blick ist es nicht ganz einfach zu verstehen, wie das Interferenzmuster im Mach-Zehnder-Interferometer zustande kommt. Die folgenden Bemerkungen können das Verständnis des Experiments erleichtern:

  • 1. Divergierender Laserstrahl
    Ein idealer Laser beleuchtet nur einen sehr kleinen Fleck auf dem Schirm. Um Interferenzmuster sehen zu können, muss der Strahl aufgeweitet werden. Dies geschieht entweder schon allein durch Beugungsphänomene an der Laseröffnung oder durch eine Linse mit einer langen Brennweite. Deshalb ist das Lichtbündel nicht parallel, sondern divergiert leicht.
  • 2. Unterschiedliche Weglängen
    Das hier gezeigte Interferenzmuster entsteht nur, wenn die Weglängen in den beiden Interferometerarmen leicht unterschiedlich sind. Das ist in der Praxis stets erfüllt, wenn man das Interferometer nicht mit großem Aufwand justiert.
  • 3. Konstruktion des Interferenzmusters
    Das Zustandekommen des Interferenzmusters ist mit der folgenden Konstruktion leicht zu verstehen: Man konstruiert die Spiegelbilder der Lichtquelle für beide Wege und erhält so einen "Ersatzstrahlengang": zwei Lichtquellen auf einer Achse (Abb. unten). Wegen der unterschiedlichen Weglängen in den beiden Armen haben die beiden Lichtquellen einen kleinen Abstand voneinander. Der Abstand der beiden Lichtquellen ist gleich der Weglängendifferenz der beiden Arme.


Die Überlagerung der beiden von den "Ersatzlichtquellen" ausgehenden Lichtbündel führt zum kreisförmigen Interferenzmuster, das auf dem Schirm beobachtet wird.


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