Interferenz von 25 Quellen

Auf einem quadratischen Gitter sind 25 Punktquellen verteilt, die synchron Kugelwellen gleicher Wellenlänge abstrahlen. Wie sieht die Überlagerung dieser Wellen aus? Die folgenden Bilder sind das Resultat von Simulationen. Es wurden 25 Terme der Art sin(2π·r/λ-ωt) addiert, wobei r der Abstand eines Pixels zu einer Quelle, λ die Wellenlänge, ω die Kreisfrequenz und t die Zeit ist. Die Summe wurde quadriert, zeitlich gemittelt und als Grauwert des Pixels codiert. Die Kantenlänge des "Kristalls" ist eins. Die Wellenlänge λ wird in Einheiten dieser Kantenlänge angegeben. Unterschiede in den Intensitäten der Teilwellen wurden nicht berücksichtigt. Zuerst aber, um an etwas bekanntes anzuknüpften, das Interferenzmuster von zwei Quellen:

Interferenz2Q.jpg
Interferenzmuster für zwei Punktquellen (schwarze Punkte) im Abstand 1. Die Wellenlänge ist λ=1/2. Die geometrischen Orte destruktiver Interferenz (schwarze Linien) sind Hyperbeln.

Interferenz25Q01.jpg
Interferenzmuster für 25 Punktquellen auf einem Gitter mit Kantenlänge 1. Die Wellenlänge ist λ=0.1.

Interferenz25Q0125.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.125.

Interferenz25Q02.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.2.

Interferenz25Q025.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.25.

Interferenz25Q03.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.3.

Interferenz25Q04.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.4.

Interferenz25Q05.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.5.

Interferenz25Q06.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.6.

Interferenz25Q07.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.7.

Interferenz25QR2.jpg
Die Wellenlänge ist λ=1/Wurzel(2).

Interferenz25Q075.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.75.

Interferenz25Q08.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.8.

Interferenz25Q09.jpg
Die Wellenlänge ist λ=0.9.

Interferenz25Q10.jpg
Die Wellenlänge ist λ=1.0.

Interferenz25Q11.jpg
Die Wellenlänge ist λ=1.1.

Interferenz25Q12.jpg
Die Wellenlänge ist λ=1.2.

Interferenz25Q125.jpg
Die Wellenlänge ist λ=1.25.

Interferenz25Q13.jpg
Die Wellenlänge ist λ=1.3.

Interferenz25Q14.jpg
Die Wellenlänge ist λ=1.4.

Interferenz25QRR2.jpg
Die Wellenlänge ist λ=Wurzel(2).

Interferenz25Q15.jpg
Die Wellenlänge ist λ=1.5.

Interferenz25Q20.jpg
Die Wellenlänge ist λ=2.0.
Wenn die Wellenlänge grösser als die ganze Quellenverteilung wird, gibt es keine Interferenzen mehr.



erste Version: 27. April 2014 / Martin Lieberherr

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