Interferenzmuster

Interferenzmuster, auch als Interferenzbild bezeichnet, beschreibt die räumliche Verteilung der Lichtintensität, die durch Überlagerung zweier oder mehrerer kohärenter Wellen entsteht. Dabei treten konstruktive Interferenz (ähnlich Phasenlage) und destruktive Interferenz (gegenphasig) abwechselnd auf, wodurch Muster aus hellen und dunklen Bereichen entstehen.

Die Muster beruhen auf dem Prinzip der Superposition. Für kohärente Strahlquellen ist der Phasenunterschied Δφ proportional zum Wegunterschied Δl: Δφ = (2π/λ) Δl. Die Intensität hängt von Δφ ab, leicht vereinfacht I ∝ I0 cos^2(Δφ/2).

Typische Beispiele sind das Doppelspaltexperiment, bei dem zwei eng beabstandete Spalte oder Öffnungen zu einem Streifenmuster führen, sowie Beugungserscheinungen an Einzel- und Mehrspalten. Dünnfilme wie Seifenblasen erzeugen durch wachsende Dicke ein farbiges Interferenzbild, da unterschiedliche Wege des Lichts durch den Film unterschiedliche Phasenlagen ergeben.

Die Lage der hellen bzw. dunklen Zonen hängt von der Geometrie ab. Beim Doppelspaltexperiment gilt für den Maxima sin θm ≈ m λ / d (mit m als Ganzzahl). Bei einem einzelnen Spalt bestimmen a sin θ = m λ die Minima der Beugung, und das Interferenzmuster wird durch die Beugungsfunktion des Spalts umschlossen.

Interferenzmuster werden in der Praxis in der Optik genutzt, etwa in der Interferometrie, bei der Längenmessung und Oberflächenabstimmung, in der Spektroskopie, bei der Charakterisierung von Dünnschichten und in der holografischen Technik. Sie liefern Informationen über Phasenbeziehungen, Wellenlängen und optische Eigenschaften von Materialien.