Hyugensches Prinzip
Wir haben bereits gelernt, dass eine Welle sich ausbreitet, indem jedes schwingende Teilchen, seine Schwingung auf das benachbarte Teilchen verzögert überträgt.
Bisher haben wir das nur bei einer eindimensionalen Welle angewandt.
Die Beugung können wir erklären, indem wir das Konzept auf zwei Dimensionen übertragen. Z.B. eine Wasserwelle.
Wir stellen uns vor, dass jedes Teilchen am Exzenter seine Schwingung an alle benachbarten Teilchen überträgt. Dadurch breitet sich von jedem Teilchen eine kreisförmige Welle aus. Diese Wellen werden als Elementarwellen bezeichnet.
Starte die erste Animation und beobachte, was die Folge dieser Vorstellung ist.
Die Elementarwellen überlagern sich gegenseitig. Fasst man sie zusammen erhält man eine neue Wellenfront. Man spricht hier auch von der Einhüllenden der Elementarwelle. An dieser können wir die gleiche Überlegung erneut anstellen. Jedes Teilchen erzeugt eine kreisförmige Welle. Eine neue Wellenfront entsteht.
In der nächsten Animation wird das Konzept auf einen punktförmigen Exzenter angewandt. Auch hier erhalten wir genau den im Versuch beobachtete Effekt.
Zuletzt wollen wir natürlich eigentlich die Beugung damit erklären. Betrachte die letzte Animation und beschreibe deine Beobachtung.
Stößt die Welle auf ein Hindernis, fallen auf einer Seite die Elementarwellen weg. So kommt es auf der oberen Seite nicht mehr zur Überlagerung mehrerer Wellen, wodurch eine kreisförmige Wellenfront entsteht.
Je weiter man in den Schattenbereich vordringt, umso weniger Elementarwellen kommen an. Deshalb nimmt hier auch die Intensität der Welle ab. Genau wie im Versuch beobachtet.
Das Huygenssche Prinzip
Das Prinzip der Elementarwellen wird nach seinem Erfinder als das Huygenssche Prinzip bezeichnet. Aber Achtung, es handelt sich hierbei um eine Modellvorstellung. Diese ist gut geeignet, viele Wellenphänomene zu erklären, aber keine perfekte Beschreibung der Wirklichkeit.