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Lexikon der Optik: Lokalisationsbereich von Interferenzkurven

Lokalisationsbereich von Interferenzkurven. Im Falle einer punktförmigen (quasimonochromatischen) Lichtquelle sind Interferenzen in einem jeden Raumpunkte P zu beobachten, in dem Lichtstrahlen auf zwei unterschiedlichen Wegen, und daher mit einem definierten Gangunterschied, eintreffen. Es ergeben sich dann, räumlich gesehen, Interferenzflächen (deren Schnitte mit einer Beobachtungsebene die Interferenzkurven sind), die dadurch definiert sind, daß der Gangunterschied auf ihnen einen festen Wert besitzt. Man sagt, die Interferenzkurven sind nicht lokalisiert; ihre Sichtbarkeit hängt nur von dem Intensitätsverhältnis der beiden interferierenden Teilwellen ab. Anders liegen die Dinge bei einer ausgedehnten inkohärenten Lichtquelle. Es überlagern sich dann die von unterschiedlichen Punkten Q der Lichtquelle erzeugten "elementaren" Interferenzmuster. Da der Gangunterschied im Beobachtungspunkte P von der Lage von Q abhängt, wird durch diese Überlagerung der Interferenzkontrast an vielen Orten stark verschlechtert, so daß praktisch keine Interferenzen mehr zu beobachten sind. Nur an ausgezeichneten Orten bleibt die Sichtbarkeit des Interferenzmusters erhalten; man sagt, an diesen Stellen sind die Interferenzkurven lokalisiert. Offenbar wird das Interferenzmuster einer ausgedehnten Lichtquelle dann in einem gewissen Raumbereiche mit dem einer punktförmigen Quelle näherungsweise übereinstimmen, wenn gilt δmaxmin

π/2, wobei δmax und δmin den maximalen bzw. minimalen Gangunterschied bezeichnen, der in P auftritt, wenn Q über die Oberfläche der Lichtquelle läuft.

Der Interferenzkontrast für eine ausgedehnte Lichtqelle kann auch mit Hilfe des van Cittert-Zernike-Theorems berechnet werden. Man erhält auf diese Weise die gleichen Ergebnisse wie durch die erwähnte Überlagerung der "elementaren" Interferenzmuster.

Im allgemeinen sind die Interferenzstreifen auf einer gekrümmten Fläche lokalisiert. Für genaue Messungen zieht man daher Beleuchtung mit kollimiertem Lichte vor, d.h., von jedem Lichtquellenpunkte rührt im Interferenzraum eine Planwelle her. In diesem praktisch bedeutsamen Falle ist die Lokalisationsfläche eine Ebene. Die Lokalisationsebene enthält die Keilkante (Schnittlinie zwischen den beiden Spiegeln eines Fizeau- oder Michelson-Interferometers), und ihre Normale zeigt in Richtung der mittleren Lichtrichtung, die die Winkelhalbierende der beiden beleuchtenden Aperturkegel von Objekt- und Referenzstrahlengang ist. Senkrecht zur Lokalisationsebene nimmt der Kontrast der Interferenzstreifen beim Entfernen vom Gangunterschied Null (Keilkante) schneller (∝1/Aperturwinkel) ab als in der Lokalisationsebene (∝(1/Aperturwinkel)2). Bei partiell kohärenter Beleuchtung hat man daher unter anderem auf die möglichst scharfe Abbildung des Objektes und damit auch der Keilkante zu achten.

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