Farbenspiel von Weißlicht-Interferenzen – dunkles Licht und grelle Muster

In seiner neusten Ausgabe berichtet das New Journal of Physics über das komplexe Farbenspiel von Weißlicht-Interferenzen.

Das Phänomen ist für Wellen typisch: Interferenz. Wenn sich Wellen begegnen, schaukeln sie sich gegenseitig auf oder schwächen sich ab – je nach Phasenunterschied. Dort wo Wellenberge – beziehungsweise Wellentäler – aufeinander treffen, nimmt die Intensität der Welle zu. So können bei stürmischem Seegang verschiedene kleine Wellen zu einem wahren Wassergebirge heranwachsen. Andererseits, wenn ein Wellenberg auf ein Wellental trifft, dann löschen sie sich gegenseitig aus. Auf dem Meer ist das Ergebnis ruhige See, beim Lärmschutz kursiert dieser Effekt unter dem Stichwort „Gegenschall“.

Als elektromagnetische Welle kann sich auch das Licht der Interferenz nicht entziehen. Ein so genanntes Beugungsgitter im Strahlengang eines Lasers wirft auf eine Leinwand eigentümliche Schatten: Das Hindernis erzeugt auf dem Schirm eine Abfolge heller und dunkler Flecken. Hell ist es dort, wo Wellenzüge konstruktiv interferieren – dunkel an jenen Stellen, an denen sich alle Wellenzüge gegenseitig auslöschen. Bei weißem Licht, das – anders als ein Laser – ein ganzes Wellenlängenspektrum umfasst, wird auf dem Schirm ein buntes Muster sichtbar. Der britische Physiker Professor Sir Michael Berry (University of Bristol) hat das komplexe Farbenspiel mit noch nie da gewesener Präzision unter die Lupe genommen. In der schummrigen Umgebung so genannter Phasensingularitäten – jene finsteren Regionen, in denen sich alle Komponenten des elektromagnetischen Feldes gegenseitig aufheben, also: destruktiv interferieren – ist er auf ein buntes Treiben mit einer universellen Signatur gestoßen. Die Ergebnisse seiner Computersimulationen präsentiert er in der aktuellen Ausgabe des New Journal of Physics („Exploring the colours of dark light“, NJP 4 (2002) 74).