Superposition (Physik)

Unter Superposition versteht man in der klassischen Physik eine Addition gleicher physikalischer Größen gemäß den Regeln einer Superposition in der Mathematik. In der Quantenmechanik bezeichnet dies einen Zustand, der eine Kombination mehrerer Wellenfunktionen darstellt. Das Prinzip lässt sich in vielen Bereichen der Physik und für verschiedene Größen nutzen. So werden etwa in der linearen Optik und Akustik die Amplituden mehrerer kohärenter Wellenfelder an einem Ort addiert, um Interferenzmuster zu erklären. Bei verschiedenen Kraftfeldern wird die Gesamtkraft an einem Ort durch Addition der Einzelkräfte ermittelt.

Gemäß dem Superpositionsprinzip lassen sich komplizierte Lösungen von linearen algebraischen oder Differentialgleichungen oft als eine Superposition einfacher Lösungen darstellen. Das Prinzip setzt lineare Beziehungen für die zu überlagernden Größen voraus. Bei nicht-linearen Theorien wie etwa der Allgemeinen Relativitätstheorie ist es nicht anwendbar.

Werden anstelle der physikalischen Größen deren Quadrate (oder Betragsquadrate) addiert, wie z. B. bei der Ermittlung der Intensität in superponierten Wellenfeldern, im Fehlerfortpflanzungsgesetz oder der Standardabweichung für das Ergebnis einer Messreihe, spricht man nicht von Superposition, sondern von inkohärenter Überlagerung oder Pythagoreischer Addition.