Interferenzmuster im MMI

[Kurt]

Ich kann sehr wohl lesen. DU scheinst aber deine eigenen Argumente nicht verargumentieren zu können. Du lenkst lediglich von der Tatsache ab, das eine Phasenverschiebung bei gleicher Frequenz keine Interferenz erzeugt.

Oder doch nur eine Musterverschiebung??!!??!!

Könnte es nicht doch so sein dass die Mustererzeugung selber mit der Phasenlage der beiden Lichtsignale zueinander primär überhaupt nichts zu tun hat?

[Harald Maurer]

Auf die Linse treffen also nicht stehende Wellen sondern zwei einzelne infolge der Laufzeitdifferenz phasenverschobene Wellen, welche ein bestimmtes Interferenzmuster bilden.

Wenn es keine stehende Welle gibt, so laufen die Intensitätsunterschiede mit Lichtgeschwindigkeit über die Projektionsfläche! Das könnte nicht mal ein Fliegenauge als ruhendes Streifenmuster sehen! Wie also hat Michelson ein beobachtbares Interferenzmuster zuwege gebracht, dessen Streifen oder Ringe sich nicht bewegten? Zwei gleichlaufende Wellenzüge mit fester Phasenbeziehung addieren zwar ihre Amplituden, das ändert aber nichts daran, dass diese Amplituden sich mit Phasengeschwindigkeit c bewegen! Wieso ruht aber dann das Muster auf der Projektionsfläche?

Grüße
Harald Maurer

[Kurt]

Auf die Linse treffen also nicht stehende Wellen sondern zwei einzelne infolge der Laufzeitdifferenz phasenverschobene Wellen, welche ein bestimmtes Interferenzmuster bilden.

Wenn es keine stehende Welle gibt, so laufen die Intensitätsunterschiede mit Lichtgeschwindigkeit über die Projektionsfläche! Das könnte nicht mal ein Fliegenauge als ruhendes Streifenmuster sehen! Wie also hat Michelson ein beobachtbares Interferenzmuster zuwege gebracht, dessen Streifen oder Ringe sich nicht bewegten? Zwei gleichlaufende Wellenzüge mit fester Phasenbeziehung addieren zwar ihre Amplituden, das ändert aber nichts daran, dass diese Amplituden sich mit Phasengeschwindigkeit c bewegen! Wieso ruht aber dann das Muster auf der Projektionsfläche?

Es besteht kein Unterschied ob zwei stehende Wellen oder nur zwei Wellen auf der Projektionsfläche wirken.
Entscheidend ist dass sie Frequenzgleich sind.
Denn nur dann kann das Muster stillstehen.
Das Muster selber hat mit der Frequenz selber erstmal nichts zu tun, es entsteht durch die unterschiedlichen Überlagerungszustände auf der Leuchfläche.

Die gedankliche "Umsetzung" der "Welle" auf die Fläche ist das Problem, denn diese Sicht bringt die Falschvorstellungen hervor.
Man sollte sich mal überlegen dass die Welle überhaupt nicht existiert und dass es die einzelnen Resonanzkörper der Leuchtfläche sind die das Leuchten hervorbringen.
Die Helligkeit wird es erst in unserem Auge erzeugt, vorher sind es "Wellen" die sich mit c ausbreiten und die mit der Lichtfreqeunz ihre Zustände -durchwobbeln-.
(Und die von der Leuchtfläche, den Resonanzkörpern der Leuchtfläche, neu erzeugt werden)

Diese einzelnen Resonanzkörper auf der Leuchtrfläche werden durch die sich addierenden Zustände der beiden "Wellen" in ihrer Schwingungsamplitude beeinflusst.
Treffen gleichphasige Zustände zusammen so ergibt sich eine grosse Amplitude des jeweiligem Resonanzkörpers, somit eine grosse Helligkeit in unserem Auge.
Treffen gehenphasige ... zusammen so ergibt sich eine kleine bis garkeine Schwingamplitude .....

Die "Bestrahlung" der jeweiligen Resonanzkörper darf sich nicht verändern denn sonnst ändert sich dessen/deren Helligkeit, das Muster der Leuchtfläche das wir dann sehen würde wandern, oder sich so schnell verändern dass nichtmal die Fliege was sehen würde.

Das Muster auf der Leuchtfläche hat nichts mit der "Welle" zu tun, sondern einzig die Zustände der beiden Wellen am jeweiligen Leuchtpunkt.

http://www.mahag.com/neufor/viewtopic.php?f=6&t=471&start=20#p45796


Gruss Kurt

[Harald Maurer]

Eine sehr gute Erklärung zur Entstehung der Interferenzringe habe ich hier gefunden:
http://accms04.physik.rwth-aachen.de/~p ... 2/v2_3.pdf
Wie Ernst betont hat, gibt es keine stehende Welle vor der Linse (da habe ich mich kräftig vergaloppiert, weil ich annahm, die Interferenz müsse schon im Strahlenbündel vorliegen - das ist aber nicht der Fall!). Die Interferenz hat mit stehenden Wellen überhaupt nichts zu tun! Sie entsteht erst in der Ebene der Projektionsfläche - dort erst addieren oder subtrahieren sich die Amplituden, die aufgrund der unterschiedlichen Wegstrecken der (virtuellen) Lichtquellen am gleichen Ort der Projektionsfläche ankommen. Das ergibt dann eine Erhöhung der mittleren Intensität und damit den helleren Streifen. Die Interferenz findet also nur in einer Ebene statt, wo die Interferenzbedingung erfüllt ist - eine Phasenverschiebung ist dafür die Voraussetzung. Die optischen Wegstrecken dürfen daher gar nicht gleich lang sein, und deshalb gibt es auch den beweglichen Spiegel im MMI, mit dem man eine der optischen Wege verändert. Anhand der guten Erklärung in der von mir oben angegebenen Quelle hab ich es jetzt verstanden. Erare humanum est - meine stehende Welle war Blödsinn, die gibt es zwar vor den Spiegeln (solange sich gegenläufige Strahlen überlagern), aber nach der Vereinigung der Strahlen natürlich nicht mehr.

Grüße
Harald Maurer

[Kurt]

Die Interferenz findet also nur in einer Ebene statt, wo die Interferenzbedingung erfüllt ist - eine Phasenverschiebung ist dafür die Voraussetzung. Die optischen Wegstrecken dürfen daher gar nicht gleich lang sein, und deshalb gibt es auch den beweglichen Spiegel im MMI, mit dem man eine der optischen Wege verändert.

Das verstehe ich nicht.
Warum müssen denn die beiden Lichtwege unterschiedlich lang sein?
Weder beim Ringmuster noch beim Streifenmuster ist das Voraussetzung.

Gruss Kurt

[Ernst]

Warum müssen denn die beiden Lichtwege unterschiedlich lang sein?
Weder beim Ringmuster noch beim Streifenmuster ist das Voraussetzung.

Natürlich entsteht das Interferenzmuster durch verschieden unterschiedliche Wege der beiden Strahlen vom Streuungselement zu jedem einzelnen Abbildungspunkt. Sonst entständen ja keine Streifen.
Am einfachste zu erkennen am Doppelspalt.
Der Weg (oder die Laufzeit im MMI) beider Strahlen vor dem Streuungselement spielt natürlich keine Rolle bezüglich der Ausbildung eines Interferenzmusters. Oder nur insofern, daß eine Veränderung dieser Wegdifferenz (oder Laufzeitdifferenz) das Interferenzmuster verschiebt (MM).
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[Kurt]

Warum müssen denn die beiden Lichtwege unterschiedlich lang sein?
Weder beim Ringmuster noch beim Streifenmuster ist das Voraussetzung.

Natürlich entsteht das Interferenzmuster durch verschieden unterschiedliche Wege der beiden Strahlen vom Streuungselement zu jedem einzelnen Abbildungspunkt. Sonst entständen ja keine Streifen.

Natürlich, Harald hat aber was anderes geschrieben.
Da solls der Spiegel machen, und das stimmt nicht.
Der Spiegel liegt im Lichtweg eines Armes.
Die Wege selber spielen aber keine Rolle, ausser zu der Lage des Musters am Schirm.

Gruss Kurt

[Ernst]

Die Wege selber spielen aber keine Rolle, ausser zu der Lage des Musters am Schirm.

Im Michelson Interferometer geschieht die Divergierung des Strahls ja bereits direkt hinter der Lichtquelle. Da entsteht dann ein Ursprung der StrahlenDivergenz. Die unterschiedlichen Wege ab diesem Ursprung erzeugen das Interferenmuster. Die Wege beinhalten also den kompletten Strahlenweg von der Streuoptik hinter der Lichtquelle über den gesamten Hin und Rückweg der Strahlen bis zum Schirm
Ich denke, daß Harald das meint.
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[Kurt]

Die Wege selber spielen aber keine Rolle, ausser zu der Lage des Musters am Schirm.

Im Michelson Interferometer geschieht die Divergierung des Strahls ja bereits direkt hinter der Lichtquelle. Da entsteht dann ein Ursprung der StrahlenDivergenz. Die unterschiedlichen Wege ab diesem Ursprung erzeugen das Interferenmuster. Die Wege beinhalten also den kompletten Strahlenweg von der Streuoptik hinter der Lichtquelle über den gesamten Hin und Rückweg der Strahlen bis zum Schirm
Ich denke, daß Harald das meint.

Naja, vielleicht.

Das was du beschrieben hast gilt nicht für Laser-MMIs, denn da gehts ohne Aufweitung nicht.
Denn der Laser selber ist viel zu -geradlinig, da entsteht dann nur ein ganz kleiner Leuchtfleck und darin sind die Linien/Kreise kaum erkennbar.

Gruss Kurt

[Kurt]

Wie Ernst betont hat, gibt es keine stehende Welle vor der Linse (da habe ich mich kräftig vergaloppiert, weil ich annahm, die Interferenz müsse schon im Strahlenbündel vorliegen - das ist aber nicht der Fall!). Die Interferenz hat mit stehenden Wellen überhaupt nichts zu tun! Sie entsteht erst in der Ebene der Projektionsfläche - dort erst addieren oder subtrahieren sich die Amplituden, die aufgrund der unterschiedlichen Wegstrecken der (virtuellen) Lichtquellen am gleichen Ort der Projektionsfläche ankommen.

Die Interferenzbedingung muss über den gesamten Strahlengang erfüllt sein. Die Projektionsfläche kann ja im beliebigen Abstand stehen und produziert immer ein Interferenzmuster entsprechend der Interferenzbedingung:

Die Interferenzbedingungen müssen da erfülltsein wo es zur interferenz kommen soll.
Und das ist, und das darf beim MMI nur, die Projektionsfläche sein.

Jede Art von "stehender Welle" im Sinn einer -Mitkopplung oder Rückwirkung-, muss beim MMI peinlichst vermieden werden, denn das ist der Todesstoss eines Windergebnisses.

Beim Laser-MMI muss erst aufgeweitet werden weil der Strahl selber sich nicht ausreichend weitet.
Bei original-MMI, das mit der Gaslampe, war es umgekehrt, da war die Aufweitung von Haus aus vorhanden.

Das ergibt dann eine Erhöhung der mittleren Intensität und damit den helleren Streifen. Die Interferenz findet also nur in einer Ebene statt, wo die Interferenzbedingung erfüllt ist - eine Phasenverschiebung ist dafür die Voraussetzung.
Die optischen Wegstrecken dürfen daher gar nicht gleich lang sein, und deshalb gibt es auch den beweglichen Spiegel im MMI, mit dem man eine der optischen Wege verändert.

Wie gesagt, die Interferenzbedingung ist immer erfüllt, weil die, entsprechend dem von dir gefundenen Dokument, lediglich eine Addition der beiden Wellen nach dem Superpositionsprinzip darstellt. Ein Maximum der Intensität auf der Projektionsfläche ergibt sich natürlich nur an bestimmten Stellen (Vielfachen der Wellenlänge) welches mit dem beweglichen Spiegel via Mikrometer eingestellt wird.

Dennoch ist das ein Zustand der einer stehenden Welle vergleichbar ist, weil nach der Interferenzbedingung:

Die Interferenzbildung und Sichtbarwerdung der Ringe/Linien ist nur dann erfüllt wenn entsprechende Bedingungen vorliegen.
Das heisst dass nur da wo die Strahlen entweder schräg zueinander, oder mit unterschiedlicher Aufweitung gemeinsam auftreffen Ringe/Streifen entstehen.

Mit der optischen Weglänge hat das überhaupt nichts zu tun, auch nicht mit Vielfachem der Wellenlänge.
Es werden auch keine Wellen nach irgendeinem Prinzip addiert, es wirken beide "Wellenzustände" entsprechend ihrem Phasenzustand zur jeweils anderen.
Ein Maximum/Minimum, also die Striche/Ringe, ergibt sich an jeder Stelle am Leuchtschirm an den die Phasenlagen entsprechend auftreten.

Also wenn man mich fragt, dann liegt es an der Aufweitung welche zu scheinbar verschobenen Zentren der Wellenausbreitung führt und, und an dieser Stelle habe ich einen Fehler einzugestehen als ich Chief gegenüber behauptet habe, dass hintereinander liegende Ausbreitungszentren keine kreisförmigen Interferenzmuster erzeugen würden, was natürlich so nicht richtig ist, damit kreisförmige Interferenzmuster ergibt.

Etwa nach diesem Prinzig (der blaue Balken soll die Projektionsfläche andeuten, welche die sich ausbreitende Kugelspähren, angedeutet durch die Kreise, schneidet):

Aus all dem folgt für mich immer noch eine Forderung eines stabilen Zustandes ähnlich einer stehenden Welle in der Überlagerung. Das Thema ist damit für mich noch nicht restlos abgeschlossen. Es ist, jedenfalls mir, noch nicht klar wie denn letztlich diese Stabilität zustande kommt.

Ganz einfach, stabile Phasenverhältnisse an der Überlagerungsfläche.
Das setzt voraus dass beide Freqeunzen gleich sind, dass sich die Laufwege der Signale nicht verändern, dass kein "Wind" weht.

Hinzu kommt noch die Problematik, dass die summierten Wellen sich in den Eigenschaften zu den Einzelwellen nur durch sie Amplitude unterscheiden. Damit ist noch nicht erklärt warum die Summer der Amplituden Interferenz erzeugt, die Einzelwellen aber nicht. Die einzige Erklärung sie ich dafür habe: Durch die Aufweitung ergibt sich eine scheinbare Frequenzänderung weil nicht alle Wellen sich parallel zur x-Achse ausbreiten sondern in einem Winkel, was projiziert auf die X-Achse eine scheinbare Verkürzung in der Wellenlänge bedeutet, was man als "Änderung in der Frequenz" auffassen kann, zumindest wirkt es sich in der Projektionsfläche so aus.

Solange du die "Welle" siehst kanns nichts werden, denn die Wellendarstellung ist eine Darstellung/Vorstellung von Etwas das so nicht existiert.
Es ist nicht deine rote "Welle" die die Interferenz erzeugt, sondern die Phasenlagen der beidem "Lichtstrahlen" an den jeweiligen Leuchtpunkten/Leuchtkörpern zueinander die diese Leuchtkörper mehr oder weniger stark, entsprechend ihrer Phasenlage zueinander, anregen.


Gruss Kurt