Interferenzverhalten

Interferenzverhalten beschreibt das Verhalten von Wellen, wenn deren Felder sich überlagern. Bei der Überlagerung zweier oder mehrerer Wellen entstehen Zonen mit verstärkter oder abgeschwächter Amplitude. Das Phänomen tritt bei Licht, Schall, Wasserwellen und Materiewellen auf und lässt sich durch das Prinzip der Superposition erklären.

Die Intensität der Überlagerung hängt von den Amplituden der beteiligten Wellen und dem Phasenunterschied δ ab. Für zwei kohärente Wellen mit gleichen Amplituden gilt I = I1 + I2 + 2√(I1 I2) cos δ. Der Phasenunterschied ergibt sich aus dem Weglängenunterschied Δl und der Wellenlänge λ: δ = (2π/λ) Δl, zu dem ggf. eine Phasenverschiebung an der Quelle kommt.

Voraussetzungen für stabile Interferenz sind Kohärenz, ausreichende Monochromatizität und eine stabile Geometrie des Aufbaus. Die Sichtbarkeit des Interferenzmusters wird durch V = (Imax − Imin)/(Imax + Imin) beschrieben. Interferenz verschwindet, wenn die Polarisation der Strahlen orthogonal ist oder mangelhafte Kohärenz vorliegt.

Zu den Interferenztypen zählen konstruktive und destruktive Interferenz, partiell kohärente oder mehrstrahlige Interferenz. Typische Beispiele sind Youngs Doppelspaltexperiment, Dünnfilminterferenz und Mehrfachreflexionen im Fabry-Pérot-Interferometer.

Anwendungen finden sich in der Optik und Messtechnik: Interferometer wie Michelson- oder Fabry-Pérot-Systeme, Spektroskopie, Oberflächenbeschichtungen, Holographie sowie Grundlagenforschung der Quantenmechanik. In der Quantenphysik ergibt sich Interferenz aus der Addition von Wahrscheinlichkeitamplituden; treten Weg-Informationen oder Dekohärenz auf, verschwindet das Interferenzmuster.