Einzelspaltbeugung

Einzelspaltbeugung ist der Beugungseffekt, der entsteht, wenn Licht durch einen Spalt mit endlicher Breite a tritt. Die durch den Spalt hindurchgehenden Wellenfronten interferieren und erzeugen auf einem Schirm ein charakteristisches Intensitätsmuster. Im Fraunhofer-Zustand, also im Fernfeld oder hinter einer Sammellinse, lässt sich die Amplitude am Beobachtungspunkt durch das Integral über den Spalt ableiten. Das resultierende Intensitätsprofil ist I(θ) = I0 (sin β / β)^2 mit β = π a sin θ / λ, wobei λ die Wellenlänge des Lichts und θ der Streuwinkel ist. Die Nullstellen treten bei a sin θ = m λ (mit m = ±1, ±2, …). Das zentrale Maximum liegt bei θ = 0; seine Breite wird durch die erste Nullstelle bestimmt und näherungsweise zu Δy ≈ 2 L λ / a angegeben, wobei L der Abstand vom Spalt zum Schirm ist.

Neben dem zentralen Maximum erscheinen weitere, schwächere Nebenmaxima; deren Lage ergibt sich aus den Nullstellen des Beugungssatzes. Die Beugung ist stärker, je kleiner der Spalt a im Vergleich zur Wellenlänge λ ist; bei a ≈ λ wird das Muster deutlich ausgedehnter.

Anwendungen der Einzelspaltbeugung umfassen die Bestimmung der Lichtwellenlänge λ, die Messung von Spaltbreiten sowie die Kalibrierung optischer Instrumente. Die Beugung bildet eine grundlegende Grundlage der Optik und unterscheidet sich grundsätzlich vom Muster einer Doppelspaltbeugung durch das charakteristische I ∝ (sin β / β)^2-Verhalten.