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Beobachtungen:

Überlagerung von Wasserwellen, erhöhte und erniedrigte Intensität an verschiedenen Orten

Wirft man einen Stein auf eine ruhige Wasseroberfläche, dann entstehen -ausgehend von der Aufschlagstelle - Kreiswellen, die sich nach außen fortbewegen. Treffen diese mit anderen Wellen zusammen, dann überlagern sie sich, d.h. das dabei neu entstehende Muster läßt sich als Addition der einzelnen Wellenhöhen an jedem Ort und zu jeder Zeit sehen.

Aus dieser Beobachtung hat Christian Huygens (1629-1695) sein Konstruktionsprinzip für Wellen allgemein definiert:
Jeder Punkt ist Ausgangspunkt einer Elementarwelle.

Tupft man regelmäßig auf eine Wasseroberfläche, so entstehet ein Ringsystem, das sich nach außen ausbreitet. In der Mitte werden ständig neue Ringe erzeugt.
Hat man in einem Experiment nun zwei Tupfer nebeneinander, dann ist das Ergebnis etwas komplexer.
Unter Anwendung von Huygens Prinzip läßt sich die Überlagerung von zwei konzentrischen Wellensystemen auf einfache Weise mit Hilfe eines Zirkels konstruieren.

Wenn in dem so konstruierten Bild zwei Kreislinien übereinanderliegen, dann addieren sich beide Wellen auf einen Maximalwert, im Bereich daneben ist die Wellenhöhe geringer. Es kann aber auch passieren, daß sich ein Wellenberg mit einem Wellental überlagert, dann ist die Wellenhöhe Null.

Augenfällig ist die Tatsache, daß es offensichtlich Richtungen gibt, in denen sich die Kreislinien beider Systeme ständig schneiden, während es parallel dazu Streifen ohne jegliche Schnittpunkte gibt.

Der Abstand der beiden Wellenzentren ist dafür verantwortlich, wie viele dieser Streifen nebeneinander entstehen können.
Bei der optischen Beugung nennt man die Streifen Beugungsordnung. Beugung Doppelspalt


Abb. 01: Ein periodisch bewegter Tupfer sorgt für Kreiswellen auf einer Wasseroberfläche, die sich als konzentrische Ringe ständig nach außen ausbreiten. Huygens-Prinzip (Christian Huygens, 1629-1695): Jeder Punkt ist Ausgangspunkt einer Elementarwelle. (FB)	Abb. 02: Die Kreiswellen zweier Zentren überlagern sich (nach einmaligem Einwurf zweier Steine). Wellenberge und -Täler des einen Ringsystems werden zu denen des anderen addiert. (FB)

Abb. 02a: Zwei Solitonen (hier: einzelne Kreiswellen) überlagern sich und erzeugen ein Interferenzmuster. Die Umgebung ist durch den leichten Wind etwas gestört (verrauscht). (FB)

Abb. 02b: In einem Kanal werden jeweils an den Enden periodisch Wellen erzeugt, die zur Mitte laufen und dort aufeinander treffen. Bei der Überlagerung kann es zur Verstärkung oder zur Abschwächung kommen. (FB)

Abb. 2c: Die Überlagerung hat hier für kurze Zeit eine sehr hohen Welle erzeugt. In der Schiffahrt als Vorstufe einer Monsterwelle, in der Laseroptik ein mechanisches Analogon zum durch Modenkopplung erzeugten Femtosekundenpuls. (FB)

Abb. 03: Überlagerung von zwei Kreiswellen. Auf eine Wasseroberfläche bläst periodisch durch zwei Düsen jeweils ein Luftstrom. Von den Auftreffpunkten geht jeweils ein System von Kreiswellen aus, die nach außen laufen. Die Kreiswellen beider Systeme überlagern sich. Das Ergebnis ist ein Wellenfeld, das Bereiche mit starker und schwacher Wellenbewegung aufweist. Fährt man am oberen Bildrand entlang, so folgen stark und schwach bewegte Bereiche abwechselnd aufeinander, die iortsfest sind. (FB)	Abb. 04: Wellen-Interferenzbild in der Ostsee. Vergleichbar mit dem Bild links. Die Wellen auf dem offenen Meer (unten) sind groß, sie haben aber offensichtlich keine einheitliche Wellenlänge und Ausrichtung (Weißes Rauschen rauschen). Sie regen das Wasser in den Durchlässen der Brandungsmauer an und erzeugen im Innenhafen (oben) ein Beugungsbild. Hierbei tauchen nun diskrete Wellenlängen aus dem Rauschen auf. Kann man aus dem Beugungsbild oben im Hafenbecken auf Position und Eigenschaften der Durchlässe zurückschließen ? (Luftbild G oogl e)

Abb. 3a: In der Mitte zwischen den Erregern bilden sich durch die Überlagerung gut sichtbar stehende Wellen aus. stehende (FB)


	Abb. 05a bis 05e: Konstruktive Überlagerung von zwei Systemen konzentrischer Kreise. Die Mittelpunkte haben unterschiedlichen Abstand. Dort wo sich zwei Kreise exakt treffen, ist es heller und an anderen Stellen dunkler. Ringabstand: 5 Einheiten, Abstand der Mittelpunkte in Einheiten: 5 (l.o.) zwei helle Streifen außerhalb der Mitte jeweils 7 (r.o.) drei 10 (m.l.) vier 15 (m.r.) sechs 20 (l.u.) acht Je größer der Abstand der Mittelpunkte wird, je kleiner ist der Winkelabstand der Streifen. (FB)

Abb. 06: Drei Sinus-Schwingungen unterschiedlicher Frequenz und Phase sollen addiert werden. (FB)

Abb. 07: Die Addition dreier Sinusschwingungen. Das dabei neu entstehende Muster läßt sich als Addition der einzelnen Wellenhöhen an jedem Ort und zu jeder Zeit sehen.(FB)