Beugung und Interferenz stehen in engem Zusammenhang miteinander. Um das zu verstehen, ist es notwendig, diese Phänomene genauer zu betrachten. So werden Wasserwellen gebeugt, wenn sie zum Beispiel um eine Hafenmauer herum strömen oder interferieren hinter einem Auffanggitter für Treibgut.

Was sind Wellen?

Wenn man ein Federpendel auslenkt und loslässt, so schwingt es um seine Ruhelage. Eine Welle ist nichts anderes als eine Schwingung, die sich gleichzeitig mit der Zeit in eine Richtung bewegt. Die geschieht zum Beispiel im Wasser dadurch, dass die unterschiedlichen Moleküle durch Kräfte untereinander wie mit einem Seil verbunden sind. Wird ein Teilchen ausgelenkt, so folgen die anderen in der Umgebung nach und schwingen zeitlich versetzt mit.

Das Prinzip von Huygens


Das Prinzip von Huygens besagt, dass jedes einzelne Teilchen im Wasser als neuer Erreger für eine kleine Teilwelle dient. Die einzelnen kleinen Amplituden ergeben aufaddiert eine große gemeinsame Wellenamplitude. Diese Wellenfront pflanzt sich dann mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit im Wasser fort.

Huygens und Beugung

Angenommen, in einem Kanal breitet sich eine Welle nur in eine Richtung aus. Der Kanal mündet in ein Becken, welches von einer scharfen Kante begrenzt wird. Sobald die Wellenfront das Becken erreicht hat, dienen die Wasser-Teilchen in diesem als Erreger für kleine Teilwellen. Da aber alle Teilchen in der Umgebung eines Erregers mitbewegt werden, breiten sich die Teilwellen überall hin aus. Die Welle pflanzt sich also nicht nur nach vorne, sondern über das gesamte Becken hinweg fort.
Bei Wasser erscheint uns das ganz natürlich, jedoch tritt ebendieses Phänomen auch bei Licht auf, so entsteht ein grauer Randbereich bei einem Lichtstrahl.

Zusammenhang zwischen Interferenz und Beugung

Das Huygenssche Prinzip dient als Erklärung für Interferenz und Beugung, denn bei beiden Phänomenen, sowohl der Beugung als auch auch bei der Interferenz werden einzelne Teilchen angeregt. Beispielsweise hinter einem Gitter kommt diese Erregung aber zu verschiedenen Zeiten aus verschiedenen Richtungen. Auf ein Teilchen treffen dann zum Beispiel zwei Wellen, die beide gerade genau in die selbe Richtung ausgelenkt werden. Das Teilchen wird also doppelt so stark ausgelenkt, was man Interferenzmaximum nennt. Oder aber die Wellen sind genau in die entgegengesetzten Richtungen ausgelenkt, beide ziehen also gleich stark am Teilchen. Dieses bewegt sich somit überhaupt nicht, ein sogenanntes Interferenzminimum entsteht. Auch Interferenz lässt sich bei Licht beobachten, jedoch wesentlich schwerer als Beugung.

Es zeigt sich also, dass Interferenz und Beugung lediglich zwei Seiten der selben Medaille sind.