Interferenzbedingungen

Interferenzbedingungen bezeichnen die Voraussetzungen, unter denen sich Wellen überlagern und stabile Interferenzmuster bilden. Zentrale Größe ist der Phasenunterschied zwischen den beteiligten Signalpfaden, der sich aus dem optischen Wegdifferenz Δ und möglichen Phasenverschiebungen an Grenzflächen ergibt.

Der Phasenunterschied lässt sich schreiben als Δφ = (2π/λ) Δ + Δφ_reflection. Eine Interferenz ist konstruktiv, wenn Δφ = 2π m, und destruktiv, wenn Δφ = (2m+1)π. Entsprechend kann man in vielen Fällen auch schreiben: Δ = m λ (konstruktiv) bzw. Δ = (m+1/2) λ (destruktiv), vorausgesetzt, es wirken keine zusätzlichen Phasenverschiebungen.

In typischen optischen Experimenten liegt der Wegdifferenz Δ bei Doppelspalt oder Mehrspaltanordnungen oft in der Form Δ = d sin θ, wobei d der Abstand der Spalte bzw. Gitterlinien ist. Dann ergeben sich helles Muster bei d sin θ = m λ und dunkles Muster bei d sin θ = (m+1/2) λ. Beugungsgitter liefern ähnliche Bedingungen: d sin θ = m λ für maxima.

Bei Dünnfilmen entsteht der Interferenzeffekt durch den zweiten Weg durch das Medium, δ = 2 n t cos θ, wobei zusätzlich Phasenverschiebungen bei Reflexion an Grenzflächen berücksichtigt werden müssen. Die beobachtete Verstärkung oder Auslöschung hängt von der Gesamtphasenverschiebung ab.

Voraussetzung für beobachtbare Interferenz ist ausreichende Kohärenz des Lichts. Temporale Kohärenz (Bandbreite Δλ) und räumliche Kohärenz müssen groß genug sein, damit der Wegunterschied innerhalb der Kohärenzlänge bleibt. Interferenz wird in Wissenschaft und Technik vielfach genutzt, etwa in Interferometern, Dünnfilmoptik, Spektroskopie und der Grundlagenforschung.