Wellen können um Hindernisse herumlaufen, wenn die Wellenlänge im Größenbereich des Hindernisses ist. Wir sprechen von Beugung. Beugung findet etwa statt, wenn Schall mit einer typischen Wellenlänge von einem Meter durch eine Tür geht, die ebenfalls etwa diese Größe hat. Wir können um die Ecke hören. Beugung findet nicht statt, wenn Licht mit einer sehr kleinen Wellenlänge im Nanometer-Bereich durch die Tür geht. Wir können um die Ecke nicht sehen.
Wikipedia Stichworte: Beugung, Interferenz
Die Beugung oder Diffraktion ist die “Ablenkung” von Wellen (wie Licht- und anderen elektromagnetischen Wellen, Wasser- oder Schallwellen) an einem Hindernis. Bei Beugungserscheinungen kann sich die Welle im geometrischen Schattenraum des Hindernisses (Spalt, Gitter, Fangspiegel usw. ) ausbreiten.
Zur Beugung kommt es durch Entstehung neuer Wellen entlang einer Wellenfront gemäß dem Huygensschen Prinzip. Diese können durch Überlagerung zu Interferenzerscheinungen führen.
Beispiele für Lichtbeugung
Interferenz am Doppelspalt
Eine Welle trifft auf zwei dicht beieinander liegende Spalten, dahinter überlagern sich die beiden Teilstrahlen. Es ergibt sich eine Reihe von Interferenzmaxima mit der Eigenschaft, dass der Weglängenunterschied der beiden Teilstrahlen ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge ist.
Beugung am Einfachspalt
Teilt man in Gedanken ein Lichtbündel, das an einem Einfachspalt in eine bestimmte Richtung abgelenkt wird, in zwei Hälften, können sich diese beiden Anteile des Lichtbündels konstruktiv oder destruktiv überlagern. An einem Spalt ergibt sich so wieder eine Reihe von Beugungsmaxima.
In der Optik begrenzen Beugungserscheinungen von Licht das Auflösungsvermögen von Mikroskopen und Fernrohren.
Beispiele für Beugungen anderer Wellen
In der Akustik: Die Beugung von Schall ist für die Berechnung von Lärmzonen wichtig.
In der Seismik
Da sich seismische Wellen (Erdbebenwellen) an der Oberfläche und im Untergrund fortpflanzen, kann ihre Beugung zur Untersuchung vieler Strukturen zwischen Erdkruste und Erdkern dienen. Man kann z. B. profilweise ausgelegte Geophone als Art Beugungsgitter betrachten und aus der Überlagerung künstlicher Bebenwellen den Verlauf von Kohleflözen bestimmen. Andererseits werden die Wellen von Erdbeben z. B. an der Grenze zwischen Erdmantel und Kern gebeugt, womit seit langem der Schalenaufbau der Erde erforscht wird.
Wasserwellen
Im Wasser gibt es interessante Überlagerungen von Wellen (Kaimauer, Motorboote usw). Ähnliche Effekte kann man zur Ortung von Strukturen unter Wasser verwenden.
In der Quantentheorie …
… hat jedes Teilchen prinzipiell auch Welleneigenschaften, somit ist eine Beugung von Teilchenstrahlen möglich, wenn auch experimentell schwer zugänglich. Es konnte z. B. die Beugung von Strahlen aus C60 Molekülen im Experiment nachgewiesen werden. In der Teilchenphysik beschäftigt man sich unter anderem mit der Elektronenbeugung. Elektronen können sich wie Wellen verhalten und zeigen dementsprechend Beugungserscheinungen.
