EinspaltBeugung

Einspaltbeugung, auch Einzelspaltbeugung genannt, ist das Beugungsphänomen, das auftritt, wenn kohärentes Licht durch einen Spalt endlicher Breite a tritt. Auf einem Schirm hinter dem Spalt bildet sich ein charakteristisches Muster aus einem zentralen Maximum und abwechselnd dunklen und hellen Nebenmaxima. Das Muster lässt sich gut durch das Beugungsgesetz im Fernfeld (Fraunhofer-Beugung) erklären.

Für Licht mit der Wellenlänge λ und einem Spaltbreite a gilt die Intensitätsverteilung I(θ) proportional zu (sin β / β)^2 mit β = π a sin θ / λ, wobei θ der Beugungswinkel zur optischen Achse ist. Das Muster entsteht durch die Superposition der von jedem Punkt des Spalts ausgehenden Wellenfronten. Die Extremwerte neben dem zentralen Maximum ergeben sich aus der Bedingung a sin θ = m λ, wobei m = ±1, ±2,… ist. Damit liegen die ersten Minima in einem Winkel, der ungefähr λ/a entspricht; die Breite des zentralen Maximums wächst mit größerem Spaltbreite.

Praxisrelevanz: Die Einspaltbeugung ermöglicht die Messung der Lichtwellenlänge, Spaltbreiten oder der Kohärenzlänge der Lichtquelle. Sie ist auch grundlegend für das Verständnis von Wellencharakteristika von Licht und wird in Experimenten zur Modal- und Beugungsanalyse genutzt. Struktur und Intensitätsverlauf sind stark von der Rechnischen Abbildung des Spalts und der Lichtquelle abhängig, weshalb reale Muster oft von idealisierten Modellen abweichen, etwa durch ungleichmäßige Spaltbeleuchtung oder Randrauheiten.