Hallo, ich habe eine Frage:
Was passiert, wenn man zwei Laserstrahlen (monchromatisch, gleiche Wellenlänge,… identisch) parallel und frontal gegeneinander richtet UND dabei die Abstände der Strahlen so einrichtet, dass sich (durch Phasenverschiebung) eine destruktive Interferenz einstellt?
Gibt es Hinweise auf die Ergebnisse der praktischen Durchführung? Wer weiss davon oder hat es schon einmal durchgeführt? Theoretische Abhandlungen dazu gibt es ja, mich interessiert allerdings die Praxis.
Hallo Hugo,
Was passiert, wenn man zwei Laserstrahlen (monchromatisch,
gleiche Wellenlänge,… identisch) parallel und frontal
gegeneinander richtet UND dabei die Abstände der Strahlen so
einrichtet, dass sich (durch Phasenverschiebung) eine
destruktive Interferenz einstellt?Gibt es Hinweise auf die Ergebnisse der praktischen
Durchführung? Wer weiss davon oder hat es schon einmal
durchgeführt? Theoretische Abhandlungen dazu gibt es ja, mich
interessiert allerdings die Praxis.
vorweg: ich habe keine Ahnung, was die destruktive Interferenz angeht, aber davon abgesehen wurde das schon mal gemacht. An einem Institut, das sich mit Lasern beschäftigt (den Namen nenne ich aus Pietät nicht), hat mal ein Physiker versucht, zwei Stahlplatten im Stumpfstoß gleichzeitig von zwei Seiten zu schweißen. Er hat also die zwei Bleche Kante auf Kante gestellt, die beiden Laser (einer von links, einer von rechts) eingeschaltet und die beiden Bleche dann langsam nach oben gezogen, um eine Schweißnaht zu erzeugen. Leider waren die Bleche irgendwann zu Ende. Und leider hatte er die beiden Laser ganz hervorragend justiert: senkrecht zur Oberfläche und auf die gleiche Stelle, mit dem Ergebnis, dass die optischen Achsen fluchteten. Als die Bleche aus dem Strahlengang gezogen wurden, hat dann der größere den kleineren Laser gepumpt. Ergebnis: Stab kaputt, beide Spiegel kaputt (wobei der Auskoppelspiegel pikanterweise auf beiden Seiten einen Einbrand hatte, was so eigentlich nie vorkommt).
Aber die eigentliche Frage ist recht interessant: was passiert mit der Pumpenergie? Weiß das jemand?
Grüße, Thomas
Also das mit der parallelen Ausrichtung hast Du bei einem Michelson-Interferometer, dabei wird ein Laserstrahl in zwei Teilstrahlen gespalten und spaeter wieder zusammengefuehrt. Dabei kann es natuerlich bei entsprechender Phasenverschiebung zur destruktiven Interferenz kommen.
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Hallo,
Was passiert, wenn man zwei Laserstrahlen (monchromatisch,
gleiche Wellenlänge,… identisch) parallel und frontal
gegeneinander richtet UND dabei die Abstände der Strahlen so
einrichtet, dass sich (durch Phasenverschiebung) eine
destruktive Interferenz einstellt?
aus einem realen Laser tritt keine ebene Welle mit fester Phase aus, so dass es praktisch nicht möglich ist, dauerhaft und überall destruktive Interferenz zu erreichen.
Interferieren zwei real existierende Wellen in einem Bereich des Raumes destruktiv, so gibt es einen anderen Bereich, in dem sie konstruktiv interferieren, dorthin wird also die Energie abgestrahlt.
–
PHvL
Hallo,
da die Wellen gegeneinander laufen, wechseln sich die Momente, in denen sie sich auslöschen mit Momenten ab, in denen sie sich konstruktiv überlagern. Das ganze nennt man dann eine „stehende“ Welle, weil dann scheinbar ortsfeste Wellenbäuche kommen und gehen.
Das kann man immer beobachten, wenn eine reflektierte Welle in sich zurückläuft, auch in der Akustik (zB. Saiten- und Orgelinstrumente).
Gruß
Moriarty
Theoretische Abhandlungen dazu gibt es ja […]
Naja, die Gleichung
cos(kz-ωt) + cos(-kz-ωt) = 2 cos(kz)cos(ωt)
gleich als „Theoretische Abhandlung“ zu bezeichnen, find ich aber schon etwas übertrieben.
Gruß
Oliver
Hallo
Du meinst, Die Wellen löschen sich mittels Interferenz auf einer längeren Strecke völlig aus?
Wenn man dort das Licht messen würde, und zwar mit einem Farbstoffpartikel wesentlich kleiner als die Wellenlänge oder einem kleinem Dipol, dann wird man feststellen, es ist völlig dunkel, trotz Lichtenergie!
Wirklich komisch.
MfG
Hallo Hugo,
Was passiert, wenn man zwei Laserstrahlen (monchromatisch,
gleiche Wellenlänge,… identisch) parallel und frontal
gegeneinander richtet UND dabei die Abstände der Strahlen so
einrichtet, dass sich (durch Phasenverschiebung) eine
destruktive Interferenz einstellt?Gibt es Hinweise auf die Ergebnisse der praktischen
Durchführung? Wer weiss davon oder hat es schon einmal
durchgeführt? Theoretische Abhandlungen dazu gibt es ja, mich
interessiert allerdings die Praxis.
In der Praxis wird nichts passieren. Zwischen zwei separat erzeugten Laserstrahlen kann es keine Interferenz geben, da ihre Photonen bzw. Schwingungsmoden nicht phasenstarr miteinander verkoppelt sind. Die beiden Lichtstrahlen sind sozusagen zueinander nicht kohärent und verhalten sich daher genauso als ob sie völlig unterschiedliche Frequenzen hätten. In Deinem Fall könnte es aber passieren, dass die beiden Laser sich gegenseitig „synchronisieren“ und einen gemeinsamen großen Resonator bilden. Das kann aber nur bei bestimmten Abständen der beiden Resonatoren passieren. Zwischen den Resonatoren wird sich dann, genau wie in den Resonatoren der Laser selbst, eine stehende Welle bilden.
Stimmt der Abstand nicht, könnte das die Güte der Resonatoren verschlechtern und die Laservorgang stören, d.h., die abgestrahlte Leistung verringern.
Jörg
Hallo,
dass es bei der besagten Anordnung theoretisch zu einer stehenden Welle zwischen den Lasern kommen sollte, ist ja schon geschrieben worden.
Mir hat sich dabei aber eine andere Frage gestellt:
Wenn ein Laserstrahl geteilt wird und phasenverschoben wieder vereinigt, so dass es nach der Vereinigung zu destruktiver Interferenz kommt, wo ist dann die Energie, die in die Laser gesetckt wurde?
Ich hoffe, jemand versteht die Frage…
LG
Jochen
Interferenz und Energierhaltung
Hallo Jochen!
Wenn ein Laserstrahl geteilt wird und phasenverschoben wieder
vereinigt, so dass es nach der Vereinigung zu destruktiver
Interferenz kommt,
Die zwei Teilwellen müssen dann auch in die gleiche Richtung laufen (sonst gibt es wie schon gesagt wurde keine destr. Interf. sondern eine stehende Welle)
wo ist dann die Energie, die in die Laser
gesetckt wurde?
Sehr gute Frage!
Aber auch bei Interferenz gilt der Energieerhaltungssatz. Die Intensität einer Welle ist proportional zum Amplituden-Quadrat, I~A2. Wenn sich zwei Wellen destuktiv überlagen ergibt sich die Gesamtampl. zu A-A=0, also auch die Intensität (Energie/(Zeit*Fläche) Null! Wenn sich die zwei Wellen aber konstruktiv überlagern, dann ergibt sich A+A=2A und wegen I~(2A)2=4 A2 die 4-fache Intensität. Es gibt immer irgendwo destruktive Interferenz und irgendwo konstruktive Interferenz. Interferenz verteilt die Energie also nur um, erzeugt oder vernichtet aber keine Energie! Um den Rest zu diskutieren, müssten wir einen konkreten Interferometer-Aufbau haben. Beim Michelson-Interferometer z.B. kommt durch den habdurchlässigen Spiegel auch Licht zurück zur Lichtquelle. Dies ist der „zweite Ausgang“, an dem statt destr. dann konst. Interf. (oder anders herum) auftritt.
Gruß Kurt
Hallo Kurt,
Aus dem Bauch raus nehme ich an, dass sich mit zwei Strahlteilern und zwei Spiegels einfach ein „Interferometer“ bauen lässt, bei dem die hinter dem 2. Strahlteiler, der die zuvor geteilten Strahlen wieder vereinigt, destruktive Interferenz auftritt. Das ganze funzt natürlich nur, wenn der 2. Teiler die ankommenden Strahlen nicht auch noch teilt, sondern ausschließlich vereinigt. Ich dachte, das ginge.
Aber selbst, wenn dem nicht so ist: Dann haben wir eben auf einer relativ kleinen Strecke konstruktive Interferenz (kI). Der Laser gibt aber kontinuierlich Energie ab, diese wird aber nicht in den stehenden Wellen „akkumuliert“. Wenngleich auch die Energiedichte in begrenzten Abschnitten durch kI größer null ist, muss die weiter vom Laser abgegebene Energie aber doch irgendwo hin, letzlich also außerhalb der Apparatur auftauchen (Verluste durch Streuung und Erwärmung mal ausgenommen).
Bin immer noch dankbar für Hilfestellungen!
LG
Jochen
Hallo Kurt,
Aus dem Bauch raus nehme ich an, dass sich mit zwei
Strahlteilern und zwei Spiegels einfach ein „Interferometer“
bauen lässt, bei dem die hinter dem 2. Strahlteiler, der die
zuvor geteilten Strahlen wieder vereinigt, destruktive
Interferenz auftritt.
Was dur da vorschlägst ist en Mach-Zehnder-Interferometer, schau dir z.B. hier mal die Skizzen an:
http://www.physik.uni-oldenburg.de/qubit/dokumente/M…
http://www.upscale.utoronto.ca/GeneralInterest/Harri…
Das ganze funzt natürlich nur, wenn der
- Teiler die ankommenden Strahlen nicht auch noch teilt,
sondern ausschließlich vereinigt. Ich dachte, das ginge.
Wie soll das gehen ? Entweder ist der Spiegel vollständig verspiegelt, dann lässt er nichts durch, dann überlagert sich nichts, oder er ist „halbdurchlässig“, dann reflektiert er von beiden Wellen die Hälfte, die andere Hälfte geht durch -> es gibt 2 Ausgänge!
Aber selbst, wenn dem nicht so ist: Dann haben wir eben auf
einer relativ kleinen Strecke konstruktive Interferenz (kI).
Versteh ich jetzt nicht . KI haben wir an einem der zwei Ausgänge (auf „beliebig langer“ Strecke dahinter!), DI am anderen.
Der Laser gibt aber kontinuierlich Energie ab, diese wird aber
nicht in den stehenden Wellen „akkumuliert“.
… sondern kommt an einem der beiden Ausgänge wieder raus.
Wenngleich auch
die Energiedichte in begrenzten Abschnitten durch kI größer
null ist, muss die weiter vom Laser abgegebene Energie aber
doch irgendwo hin, letzlich also außerhalb der Apparatur
auftauchen (Verluste durch Streuung und Erwärmung mal
ausgenommen).
s.o.
Bin immer noch dankbar für Hilfestellungen!
LG
Jochen
Hoffe, es ist jetzt klarer …
Gruß Kurt
Hoffe, es ist jetzt klarer …
Gruß Kurt
Danke sagt
Jochen