Frage zu destruktiver Interferenz

Physikalische Grundlagen, Information und Fragen zu Lasern.

Moderator: ekkard

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2blmaster
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Frage zu destruktiver Interferenz

Beitrag von 2blmaster » Di 08 Jan, 2008 2:11 pm

Hallo zusammen.
Ich stell jetzt mal hier eine Frage, die ich seit geraumer Zeit mit mir herumtrage. Ich habe auch schon ca. 3 Physik-Professoren bei mir an der Uni gefragt, und ca. 3 verschiedene, teils abenteuerliche Antworten erhalten *g*

Also: Angenommen ich habe eine Quelle ausreichend kohärenten und polarisierten Lichts (Laser), schicke den Strahl durch einen 50% Strahlteiler, verzögere die Phasenlage eines der Strahlen um 180° und führe die beiden Strahlen dann wieder zusammen.

Meiner Vorstellung nach müsste doch der Strahl jetzt theoretisch weg sein, wegen maximal destruktiver Interferenz!

So, wo genau ist denn jetzt die Energieerhaltung? Interferenzmaxima unter anderen Winkeln? Erwärmung der zusammenführenden Optik?

Vielleicht weis ja jemand mehr und kanns mir erklären?

Grüße
André

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torty1972
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Beitrag von torty1972 » Di 08 Jan, 2008 2:29 pm

hab mich auch mal damit beschäftigt.. Da stehts:
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Dr. Burne
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Beitrag von Dr. Burne » Di 08 Jan, 2008 2:37 pm

Hi,


ganz simpel.

Du hast ja also die 2 Wellen überlagert, theoretisch sind sie an diesem Punkt ausgelöscht.

Das heißt du siehst nix von den 2 Wellen.

Aber da das Licht ja den Dualismus hat Welle und Partikel zugleich zu sein, sind die Partikel nicht verschwunden, obwohl sich die Wirkung aufhebt.
Ob man deswegen wirklich keine thermische Leistung aufgrund Wechselwirkung des Wellencharakters an dieser perfekten Überlagerung messen kann, das würde mich interessieren, da ja noch die Partikel rumfliegen die durchaus mit meterie wechselwirken.

Ob nun bei der Messung der Energie die Interferenz verschwindet, weil dier Beobachtungscharakter sich geändert hat? Keine Ahnung meinerseits.


Glaub mir, da haben sich schon ganz andere Größen als der Otto Normal Physik Professor sehr lange den Kopf zerbrochen.


Praktisch sieht man in der Regel Interferenzmuster, ganz einfach, weil man keine 2 perfekt in 180° Phase und gleich räumlich erzeugen kann, oder nur beinahe mit enorm technischen Aufwand (Man kann Optik nur auf wenige Prozent eines Wellenberges planschleifen).

In vielen Experimenten sieht man z.B. konzentrische Kreise, also mal Dunkel und mal hell. Hier kommt es zwar zu Auslöschung, aber im gleichen maß auch zu Addierung der Wellen, energetisch bleibt alles gleich.


Gruß Stefan
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Beitrag von bugly » Di 08 Jan, 2008 3:42 pm

Tag!

Das ist in der Tat interessant - das müßte bedeuten, daß eine Lichtmühle ohne erkennbare Ursache laufen müßte - auf Grund des Lichtdruckes?

Eine ähnlich Frage gabs mal in einer Physikvorlesung - was passiert mit der Energie einer gespannten Feder, wenn sie in Säure aufgelöst wird. Da war die Antwort aber recht praxisnah.

Gruss Udo

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Beitrag von Dr. Burne » Di 08 Jan, 2008 4:12 pm

Hi,


Na gut im konkreten aus dem vielen text ist wohl die Essenz, dass man für die Erzeugung destruktiver Interferenz immer auch eine gleich starke konstruktive Interfernz erzeugen muss, also bleibt die Energie an einer anderen Stelle, geht aber nicht verloren.


und hier die ultimative Frage:

Was passiert mit Energie (Materie) die in den Schwarzschildradius eines Schwarzen Loches fällt.

Auf jeden fall ist das mit


Gruß Stefan
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Beitrag von Dr.Ulli » Di 08 Jan, 2008 4:30 pm

Also, ich seh das so:
Ersteinmal überlagern sich die elekromagnetischen Wellen generell, ohne sich irgendwie zu beeinflussen. Sonst könnte man ja z.B. mit nem grünen Strahl einen roten abknicken oder so. Also sind die Felder beider Wellen (Strahlen mit Amplituden A) immer existent. Nur am Ort des Empfängers, der jetzt ja beide Wellen gleichzeitig erhält, wirkt sich die gegenseitige Phasenlage aus. Es ist ja dann A= A1+A2. Was aber der Detektor (unser Auge) misst ist nicht A, sondern A^2=I (-A und +A wird nicht unterschieden). Fazit: Die Felder sind da! Energie erhalten.
Und die zwei mit gegenseitiger Phasenlage überlagerten Strahlen sieht man deshalb noch, weil es nicht auf die Interferenz am Ort der Überlagerung ankommt, sondern auf die am Ort des Detektors, also auf der Netzhaut.
Und da sind die Gangunterschiede und damit die Phasenlage ja nicht mehr entgegengesetzt.
Verständlich?

Zu Schwarzen Löchern: Die "verdampfen"! Je kleiner, desto schneller. Das bedeutet, dass die Energie wieder ans Universum zurückgegeben wird. Nur aufgrund der Allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Objekt, was über den Schwarzschildradius hinüberfliegt wegen der Zeitdilatation nicht mehr für uns wahrnehmbar. Auch strahlen Schwarze Löcher ständig Teilchen ab - die sogenannte Hawking-Strahlung - daher verdampfen die SL wieder.
Alt ist man, wenn man mehr an die Vergangenheit als an die Zukunft denkt.

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Beitrag von Dr. Burne » Di 08 Jan, 2008 6:39 pm

Hi,

mhh da hat doch einer bei Alpha Centauri beim Herrn Lesch aufgepasst :-)

Und bleiben die Informationen der Materie erhalten?
Und was für Teilchen strahlt ein schwarzes Loch ab, ist das Masselose Strahlung oder wie?


Gruß Stefan
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Beitrag von Dr.Ulli » Mi 09 Jan, 2008 8:52 am

Hi Dr.Burne,
zu den SL: Ist zwar jetzt sehr off-Topic.....
Ja gut erkannt - Alpha Centauri ist eine meiner Lieblingssendungen, ich habe mich aber mit Kosmologie auch vieel tiefer beschäftigt - höchst interessant, was es so in der Natur alles gibt! Schwarze Löcher, Pulsare, Magnetare, Neutronensterne, Hintergrundstrahlung, Gamma-Ray-Bursts, usw.usw. und alleine die riesen Anzahl von Sternen und Galaxien - da soll man noch glauben, wir wären die einzigen Intelligenzien???? Nur leider die Distanzen....

Zu Deinen Fragen:
Die Information geht verloren..soweit mir bekannt ist.
Die Hawking-Strahlung kann man sich so vorstellen: Am Ereignishorizont erzeute Teilchenpaare werden auseinandergerissen - eins fällt ins SL, das andere wird abgestrahlt...es können also alle möglichen Teilchenarten sein, die durch Paarerzeugung oder andere Zerfallsprozesse am Ereignishorizont entstehen. Dadurch verliert dann das SL an Masse.

Viele Grüße!
Ulli
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Beitrag von sanaia » Mi 09 Jan, 2008 8:57 am

Der "welle-teilchen-dualismus" ist ein paradoxon, eine krücke - und das wissen die physiker auch - um zwei theorien mit aller gewalt zu vereinen, die einfach nicht zueinander passen. Man kann nicht einfach sagen, weil meine theorie A in fall X nicht greift, nehme ich eben theorie B, die tut es. Das ist so, als führte man einen "kugel-scheibe-dualismus" zur beschreibung der erde ein, nur weil man selbst kurzsichtig ist und im rahmen der eigenen sichtweite die scheiben-theorie ganz praktikabel erscheint.

Eine theorie, die die realität abbildet, gilt in allen fällen. Die teilchen-theorie kommt allerdings unseren primitiven gehirnen sehr entgegen, weil das etwas ist, was schon jedes kleinkind begreift (lego-baukasten: mache etwas großes aus vielem kleinen). Ich hätte gerne mal eine teilchenphysikalische erklärung für z.B. interferenz, selbstfokussierung und photonik, bzw. dafür, was ein "masseloses teilchen" sein soll. Dieser "dualismus" wird uns aber noch solange "beglücken", bis man es endlich geschafft hat mal einen schritt zurückzutreten um das ganze bild zu sehen. :roll:

Und hier noch ein wenig denkfutter: was sieht ein beobachter, wenn sich sein referenzpunkt im inneren eines höherdimensionalen wellenfeldes befindet ?

Lehrbücher sind gut, und manchmal sind die propheten in den wissenschaftskathedralen es auch, oder wenigstens unterhaltsam - das ändert aber nichts daran, daß sie nicht gott sind, nicht fehlerfrei und man zum denken immer noch das eigene gehirn nehmen muss.
* godsh # ERROR 406: file corrupt: config.earth --- reboot universe? (Y/N) *

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Dr.Ulli
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Beitrag von Dr.Ulli » Mi 09 Jan, 2008 9:19 am

Hi Sanaia,
ja - wir müssen uns immer im Klaren darüber sein, das wir uns nur Modelle basteln, um überhaupt die Phänomene der Natur in unseren Kopf zu kriegen - wir sind halt sehr beschränkte Wesen, eingefangen in den 3 Dimensionen + Zeit , so können wir uns auch schwer die 11 von der String-Theorie propagierten Dimensionen vorstellen, begreifen ist schier unmöglich! Da muss man dann drüber Meditieren um einen Schimmer eines Gefühles von Allem zu bekommen.

Zu masselosen Teilchen: Die einzigen mir z.Zt. bekannten sind unsere heiss-geliebten Photonen (Neutrinos haben ja unlängst eine Masse "bekommen"). Und darüber nachzudenken, was die überhaupt sind, hat schon öfters meinen Kopf gesprengt! Die bewegen sich doch mit Lichtgeschwindigkeit - also steht von uns aus betrachtet deren Zeit still ! - da frag ich mich dann, wieso können wir die dann überhaupt wahrnehmen?
Außerdem, wenns echte Teilchen (wenns die überhaupt gibt) wären, müssten sie durch die Längenkontraktion auf einen Ausdehnung von 0 zusammenschrumpfen...wieso können wir die also sehen????

Meine vage Vorstellung ist, dass alles nur reine Energie, oder noch zugespitzter ausgedrückt, reine Information ist. Diese Energie kann zu Teilchen, die wir mit Masse behaftet sehen, kondensieren, oder nicht - dann ists ein Photon.
Außerdem folgt aus den Schrödinger-Gleichungen, das jedes Teilchen über den gesamten Raum (was das wohl ist? Jedenfalls wohl nicht nur unser Universum) verschmiert ist. Also ist alles überall!!!! (Ist das vielleicht "Gott"?).

So genug philosophiert! Immer dran denken- alles sind nur unsere Modellvorstellungen, wenn wir (Physiker) über die Natur sprechen!!
Die wahre Realität werden wir wohl nie begreifen, außer wir schaffen es "aufzusteigen" in höhere Dimensionen. Oder ist vielleicht doch alles nur "LILA" - ein Traum der Götter? - oder für SF-Fans eine MATRIX im Rechner?

Zu deinem Denkfutter: Es kann wohl nur irgendeine Projektion auf unsere 3 Dimensionen "gesehen" werden....wenn überhaupt eine Verbindung dazu besteht.
Die teilchenphysikalische Erklärung von Interferenzen etc. wird doch über die Schrödinger-Gleichungen ("Materiewellen") und Hamilton-Operatoren geliefert..oder? Ich müsste noch mal die Quantenchromodynamik nachlesen...mit den Feynmann-Grafiken (mathematisch werden die übersetzt durch Pfadintegrale) beschreibt man doch auch alle möglichen Wechselwirkungen.....damit müsste das alles im "Teilchenbild" handhabbar sein (ich bin aber kein Theoretiker, sondern Experimental-Physiker, sonst könnte ich wohl Genaueres dazu sagen).

Grüße,
Ulli
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sanaia
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Beitrag von sanaia » Mi 09 Jan, 2008 11:53 am

"Materiewellen" sind auch so ein unding ... Entweder materie (=teilchen), oder welle. Ich zweifele nicht daran, daß man ein problem vom einem abstrakten raum in den anderen herübertransformieren kann. Also ein teilchen in eine welle umrechnen und vice versa. Es bleiben aber abstrakte räume (=rechenmodelle). Letztendlich bleibt in der darunterliegenden realität nur entweder-oder. Meiner ansicht nach sind materie und wellen ein und dasselbe, bzw. materie ist eine mögliche erscheinungsform von wellen, wellen exterm hoher frequenz, möglicherweise auch eine schwingung höherer dimension. Man denke nur an die unterschiedlichen erscheinungsformen 1-, 2- und 3-dimensionaler schwingungen in unterschiedlichen koordinatensystemen. Das ist auch schon das ende der vorstellungskraft.

Die energiequantelung ist nicht zwangsläufig der beweis für den teilchencharakter. Energie ist frequenz, und frequenzen sind in begrenzten räumen sehr wohl quantisiert. Gleichzeitig sind extreme feldstärken durch nichtlineare effekte offenbar selbstbeschränkend. Die stichworte hier: nichtlineare optik, selbstfokussierung, frequenzvervielfachung, oder ein ganz "triviales": kugelblitz. Die feldstärken erzeugen die grenzen des "raumes", und innerhalb dieser können eben nicht beliebige frequenzen (=energien) existieren. Man vergesse aber hierbei nicht, daß es um subatomare dimensionen geht und licht dagegen eine "kosmische größe" hat ;)
Außerdem folgt aus den Schrödinger-Gleichungen, das jedes Teilchen über den gesamten Raum [...] verschmiert ist. Also ist alles überall!!!!
Über die "jedes teilchen beinhaltet die gesamte information des universums" (also quasi das, was du da zitierst) und "zeitlosigkeits" aussagen habe ich mir ziemlich den kopf zerbrochen, bis mir die einzig plausible lösung einfiel. Leider hatte die D. Bohm schon vor mir, aber egal. Es handelt sich dabei um die eigenschaften eines holo"graphischen" feldes, daß allerdings weit mehr als drei dimensionen hat. Darauf bezog sich auch meine denkaufgabe, die man simplifiziert auch so ausdrücken könnte: "wie sieht ein volumenhologram von innen aus ?"

Es macht einfach unheimlich spaß, sich mit sowas den kopf zu zerbrechen, aber irgendwie kann mir in meiner umgebung keiner mehr folgen ... :roll: :wink:
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Beitrag von Dr.Ulli » Mi 09 Jan, 2008 12:33 pm

sanaia hat geschrieben:Es macht einfach unheimlich Spaß, sich mit sowas den Kopf zu zerbrechen, aber irgendwie kann mir in meiner Umgebung keiner mehr folgen ... :roll: :wink:
Tja - so geht es mir auch - mit wem soll man sich drüber unterhalten??? Ich habe hier zum Glück ein paar Kollegen mit hohem Bildungsniveau. Aber dabei merkt man immer sehr schnell, dass man eigentlich NICHTS verstanden hat...und wohl auch NIE wird...So wie hier mit der Forumsfrage, warum sich die beiden gegenphasigen Strahlen nicht überall aufheben (Es gibt ja z.B. im akustischen Bereich Kopfhörer, die mit Gegenschall die Umgebungsgeräusche weginterferieren - sollte dann doch auch mit Licht gehen...).

Aber unsere Diskusssionen jetzt über die Physik und das Begreifen der Natur gehören hier wohl nicht mehr hin...

Grüße
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Beitrag von wler » Mi 09 Jan, 2008 6:05 pm

Bezgl der Frage ob Information verloren geht, wenn Materie in ein schwarzes Loch faellt, welches dann durch Hawkingstrahlung wieder verdampft:

Das war ein grosses Raetsel bis vor ein paar Jahren, nun ist es aber verstanden - Hawking hat daraufhin oeffentlich den Verlust seiner Wette eingestanden. Im wesentliches laeuft es darauf heraus, dass Hawkingstrahlung nur im Mittel thermisch ist, aber eben doch Korrelationen in der Strahlung auftreten welche die Information wieder nach aussen tragen.

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Beitrag von chw9999 » Mi 09 Jan, 2008 8:49 pm

wieder mal OT; aber ich find's so schön :-)

Kann nicht jeder von uns sein Gegenüber mit Fragezeichen auf dem Gesicht beglücken? Jeder hat doch ein Steckenpferd... :-)

Sorry, gibt's nur in Englisch...
A DIALOGUE WITH SARAH, AGED 3:
IN WHICH IT IS SHOWN THAT IF YOUR DAD IS A CHEMISTRY PROFESSOR, ASKING “WHY” CAN BE DANGEROUS

By Stephen McNeil
- FROM THE ARCHIVES -
SARAH: Daddy, were you in the shower?
DAD: Yes, I was in the shower.
SARAH: Why?
DAD: I was dirty. The shower gets me clean.
SARAH: Why?
DAD: Why does the shower get me clean?
SARAH: Yes.
DAD: Because the water washes the dirt away when I use soap.
SARAH: Why?
DAD: Why do I use soap?
SARAH: Yes.
DAD: Because the soap grabs the dirt and lets the water wash it off.
SARAH: Why?
DAD: Why does the soap grab the dirt?
SARAH: Yes.
DAD: Because soap is a surfactant.
SARAH: Why?
DAD: Why is soap a surfactant?
SARAH: Yes.
DAD: That is an EXCELLENT question. Soap is a surfactant because it forms water-soluble micelles that trap the otherwise insoluble dirt and oil particles.
SARAH: Why?
DAD: Why does soap form micelles?
SARAH: Yes.
DAD: Soap molecules are long chains with a polar, hydrophilic head and a non-polar, hydrophobic tail. Can you say ‘hydrophilic’?
SARAH: Aidrofawwic
DAD: And can you say ‘hydrophobic’?
SARAH: Aidrofawwic
DAD: Excellent! The word ‘hydrophobic’ means that it avoids water.
SARAH: Why?
DAD: Why does it mean that?
SARAH: Yes.
DAD: It’s Greek! ‘Hydro’ means water and ‘phobic’ means ‘fear of’. ‘Phobos’ is fear. So ‘hydrophobic’ means ‘afraid of water’.
SARAH: Like a monster?
DAD: You mean, like being afraid of a monster?
SARAH: Yes.
DAD: A scary monster, sure. If you were afraid of a monster, a Greek person would say you were gorgophobic.
(pause)
SARAH: (rolls her eyes) I thought we were talking about soap.
DAD: We are talking about soap.
(longish pause)
SARAH: Why?
DAD: Why do the molecules have a hydrophilic head and a hydrophobic tail?
SARAH: Yes.
DAD: Because the C-O bonds in the head are highly polar, and the C-H bonds in the tail are effectively non-polar.
SARAH: Why?
DAD: Because while carbon and hydrogen have almost the same electronegativity, oxygen is far more electronegative, thereby polarizing the C-O bonds.
SARAH: Why?
DAD: Why is oxygen more electronegative than carbon and hydrogen?
SARAH: Yes.
DAD: That’s complicated. There are different answers to that question, depending on whether you’re talking about the Pauling or Mulliken electronegativity scales. The Pauling scale is based on homo- versus heteronuclear bond strength differences, while the Mulliken scale is based on the atomic properties of electron affinity and ionization energy. But it really all comes down to effective nuclear charge. The valence electrons in an oxygen atom have a lower energy than those of a carbon atom, and electrons shared between them are held more tightly to the oxygen, because electrons in an oxygen atom experience a greater nuclear charge and therefore a stronger attraction to the atomic nucleus! Cool, huh?
(pause)
SARAH: I don’t get it.
DAD: That’s OK. Neither do most of my students.
Cheers
Christoph

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Beitrag von 2blmaster » Do 10 Jan, 2008 1:04 pm

Hihi, was hab' ich den da losgetreten ;) Sehr interessant!
Dr.Ulli hat geschrieben: Und die zwei mit gegenseitiger Phasenlage überlagerten Strahlen sieht man deshalb noch, weil es nicht auf die Interferenz am Ort der Überlagerung ankommt, sondern auf die am Ort des Detektors, also auf der Netzhaut.
Und da sind die Gangunterschiede und damit die Phasenlage ja nicht mehr entgegengesetzt.
Verständlich?
Ja, das klingt plausibel, und auch der Link und die anderen Antworten sind sehr informativ, Danke Euch!

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