Interferenzprinzip

Interferenzprinzip bezeichnet das grundlegende Verhalten von Wellen, sich zu überlagern und dadurch Interferenzmuster hervorzubringen. Es ergibt sich aus der Superposition der Wellenamplituden und gilt für elektromagnetische Wellen, mechanische Wellen wie Wasser- und Schallwellen sowie für Quantenobjekte, deren Wahrscheinlichkeitsamplituden sich überlagern.

Bei der Überlagerung zweier kohärenter Wellen E1(r,t) und E2(r,t) ergibt sich die gemessene Intensität I(r) aus I ∝ |E1+E2|^2, was sich zu I1+I2+2√(I1I2) cos δ vereinfacht, wobei δ der Phasenunterschied zwischen den Beiträgen ist. Je nach δ treten konstruktive oder destruktive Interferenz auf, sichtbar als Helligkeitsmaxima bzw. Dunkelbereiche.

Historisch war das Interferenzprinzip entscheidend für die Wellentheorie des Lichts. Der Youngsche Doppelspaltversuch demonstrierte 1801 die Interferenz von Licht. In der Quantenmechanik zeigen Experimente mit Elektronen, Atomen und Photonen, dass auch Teilchen interferieren, wenn kohärente Amplituden vorhanden sind.

An Anwendungen umfassen Interferometrie (z. B. Michelson-, Mach-Zehnder-Interferometer), Spektroskopie, Längen- und Phasenmessungen sowie Metrologie. Die Ausprägung der Interferenz hängt von Kohärenz ab; räumliche und zeitliche Kohärenz bestimmen, ob stabile Muster entstehen (Fringenkontrast bzw. Sichtbarkeit).