Hallo,
http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/mustera…
Da steht, dass sich unter einem bestimmten Betrachtungswinkel
immer verschiedene Frequenzen auslöschen
Wo ist die Energie hingegangen?
Wo sind sie denn hingegangen?
Die Energie (Intensität) ist (und auch die Photonen sind) bei diesem Winkel tatsächlich weg, taucht aber bei einem anderen Winkel dafür verstärkt wieder auf. Im Mittel (gemittelt über alle Winkel) ist die Energie für alle Winkel bei jeder Wellenlänge erhalten.
Mit Photonen als Teilchen lässt sich so etwas sicherlich auch erklären, ginge aber über die übliche Schulphysik weit hinaus (Relativistische Quantenfeldtheorie - ich weiß es aber nicht).
Mit einem Photon als Welle is es dafür einfach, wie in dem Link angegeben, zu verstehen.
Übrigens findet man ähnliche Phänomene auch bei Elektronen, die in einem Kristall oder an einem Magnetfeld eines Strom durchflossenen Drahtes gestreut werden. Das kann man besonders einfach erklären, wenn man das Elektron als (DeBroglie)Welle betrachtet. Interpretiert wird das dann als Wahrscheinlichkeit, das Elektron unter einem Winkel zu finden. Ohne Magnetfeld hätte man eine homogene Verteilung der Elektronen, mit Magnetfeld ist unter bestimmten Winkeln kein Elektron zu finden unter anderen dafür mehr. Also auch da „verschwindet“ mancher Orts ein Elektron und taucht anderen Orts dafür mehrfach auf. Die Gesamtzahl der Elektronen gemittelt über die Winkel bleibt aber erhalten.
Also, die Photonen (als Teilchen) werden an dem dünnen Film gestreut und finden sich danach unter manchen Winkeln weniger häufig, unter anderen dafür häufiger.
Im übrigen folgt daraus, wie ich gerade feststelle, dass hier (bei dünnen Filmen) die geometrische Optik (Ausfallswinkel = Einfallswinkel, Brechungsgesetz) nicht mehr gilt. Das ist Paradox, aber es muss so sein. Nähme man nämlich monochromatisches Licht und hätte man nichts außer destruktiver Interferenz unter dem in der Zeichnung angegebenen Ausfallswinkel alpha, dann hätte man ja tatsächlich Energie (=Intensität) verloren!
Die Lösung dieses Paradoxons: Nach dem Huygenschen Prinzip breitet sich Licht aus, indem sich an jedem Punkt der Wellenfront Kugelwellen ausbilden. Bei großen Strukturen (Filmdicke >> Wellenlänge) wird die Einhüllende der Kugelwellen zu einer ebenen Wellenfront (Ebene Welle) und man ist im Bereich der geometrischen Optik. Aber bei Filmdicke ~ Wellenlänge muss man die aus dem Film austretenden Wellen als Kugelwellen ansetzen und es bilden sich Interferenzmuster wie beim Spalt, bzw. optischen Gitter.
Oder liege ich da falsch, kann das jemand beurteilen?
Hat jemand einen Link auf die Intensitätsverteilung monochromatischen Lichtes, das an einem dünnen Film gestreut wird?
[Es gäbe natürlich auch der Erklärungsversuch einer Totalreflektion im Innern des Films (wie bei einem Lichtwellenleiter): Das Licht (Intensität, Energie) tritt dann seitlich aus. Aber das wäre auch wider der geometrischen Optik, wenn alpha kleiner wäre als der Brewsterwinkel. Dann bleib ich lieber gleich beim Huygens.]