Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
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Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Steffen am 12.12.2015 14:32Hallo alle,
das ist mein erster Post nach langer Zeit. Ich arbeite gerade daran die Quantinotheorie anhand von Videos und unter Verzicht von Formeln zu erklären. Grund ist, ein Physiker liest die mathematischen Herleitungen nicht, weil er den Aufwand nicht für sinnvoll hält und ein nicht mathematikaffiner Mensch versteht das Ganze sowieso nicht. Daher habe/hatte ich gut zu tun.
Aber es geht mir um was anderes. Am 15.06. (siehe) hat Bambi die Frage in den Raum gestellt, wieso man beim Doppelspaltexperiment durch Polarisationsfilter vor den Schlitzen die Interferenz verhindern kann. Die Quantenmechanik erklärt das ja etwas mystisch: "Elektronen/Photonen weigern sich zu interferieren, wenn man sie so manipuliert, dass man nachträglich feststellen kann durch welchen Schlitz sie gegangen sind."
Man kann z.B. versuchen Photonen zu markieren, indem man vor einem Schlitz einen Polarisationsfilter anbringt, der alle waagerecht polarisierten Photonen herausfiltert und vor dem anderen Schlitz einen Polarisationsfilter befestigt, der alle senkrecht polarisierten Photonen entfernt. Wenn man das tut, verschwindet die Interferenz. Das kann man quantenmechanisch erklären. Es geht aber auch genausogut klassisch. Wellen die senkrecht aufeinander stehen interferieren eben nicht.
Damals kam nun die Frage auf, was ist mit Polarisationsfiltern, die eine einfallende Welle zirkular polarisieren. Wenn man vor dem einen Schlitz einen linksdrehenden Filter befestigt und vor dem anderen einen rechtsdrehenden, so sind die Photonen dahinter doch eindeutig markiert und klassisch gesehen sollte trotzdem eine Interferenz auftreten. So dar Stand damals und unserer Fazit war, bei zirkular polarisierten Photonen versagt das klassische Bild.
Tut es aber doch nicht, denn zirkular polarisierte Wellen interferieren grundsätzlich nicht, also auch in der klassischen Physik schon nicht. Der Gedankenfehler war, dass sich gegenläufig zirkular polarisierte Wellen in der Schirmebene mal auslöschen, mal addieren (gegenläufige Zeiger) und daher Interferenz auftritt. Der springende Punkt ist aber, dass sich die beiden Wellen in dieser Ebene niemals zeitunabhängig auslöschen oder addieren. D.h. man kann bei gegenläufig zirkular polarisierten Wellen keine Interferenzmuster erwarten.
Auf die Sprünge geholfen hat mir das hier: https://www.gutefrage.net/frage/wieso-funktioniert-das-doppelspalt-experiment-nicht-wenn-man-polarisationsfilter-anwendet#answer-185892730 (Siehe Diskussion zwischen Reggid und grtgrt, gut versteckt weil eingeklappt)
Viele Grüße
Steffen
Antworten
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Rico am 12.12.2015 15:55Hallo Steffen,
interessant...
dazu verbinde ich mal quer Beet. Weist Du wo man da landet...(wenn sich gegenläufig aufeinandertreffende und wechselwirkend polarisierte zirkularwellen nicht auslöschen....)
https://de.wikipedia.org/wiki/Doppelhelix
...eine Fraktale Grundordnung aus dem fatalen Chaos organisiert sich zwangsweise zirkular gegenläufig selbst. Immer noch gilt, wie all überall, woher kommt der Impuls für den Attraktor und wodurch aktiviert er sich.
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Struktron am 13.12.2015 12:48Hallo Steffen und Rico,
In einem Substrat aus diskreten kleinsten Objekten erzeugt die Anzahl die Masse und die Bewegungen (Geschwindigkeiten) ergeben dadurch als Produkt den Impuls. Geometrisch kann man die Wahrscheinlichkeit für elementare Ereignisse, also Stöße ermitteln (Stoßfrequenz). Daraus ergibt sich dann der Attraktor (die Kraft). Stoßgleichgewicht (thermodynamisches Gleichgewicht) zur Umgebung sollte dann die Stabilität von betrachteten Strukturen (Systemen) erzeugen.
MfG
Lothar W.
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Rico am 13.12.2015 16:32Moin Struktron,
Ok. Masse = Ladung.
Aber was erzeugt primär die Anzahl = Ladungsänderung? Und hernach eine erhöht/niedere Stoßfrequenz?
Wobei Primär = Singularität infolge endloser Kausalität ein faktisch falscher Begriff ist. Der Attraktor ist jedoch immer sekundäre Folge. Von was...? Vielleicht liegt die Antwort im Sternbild Eridanus-Supervoid?
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Struktron am 13.12.2015 19:08Besser: Stöße erzeugen Ladung (Feinstrukturkonstante). Nachlesen oder noch besser nachrechnen überzeugt vielleicht?
MfG
Lothar W.
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Rico am 13.12.2015 19:20...vielleicht auch nicht?
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Bambi am 15.12.2015 11:37@Steffen
Schaue dir das Experiment nochmals an. Es ging um das Einfügen des sogenannten Quantenradierers. Die Polarisationsfilter, welche zirkular polarisiertes Licht erzeugen, bleiben erhalten. Nur in dem anderen Strahlgang wird etwas geändert und nach der Änderung ziegt sich wieder ein Interferenzmuster, obwohl weiterhin die beiden Polarisationsfilter im Strahlgang sind welche gegenläufig zirkular polarisiertes Licht erzeugen.
Grüße Bambi
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Steffen am 17.12.2015 13:03Hallo Bambi,
das ganze Quantenradierer-Experiment ist komplexer, ich weiß. Damals war ich an einem Teil hängengeblieben, der sich mit der Quantinotheorie scheinbar nicht erklären ließ. Die Frage war, warum interferiert Licht am Doppelspalt nicht, wenn es gegenläufig zirkular polarisiert ist. Wir waren damals alle der Meinung, dass es das tun müsste, wenn man klassische elektromagnetische Wellen vorliegen hätte. Aber: auch klassische gegenläufig zirkular polarisierte Wellen würden niemals am Doppelspalt interferieren!
Zum gesamten Experiment: Die Quantinotheorie ist ja quasi halbklassisch. Sie geht davon aus, das Licht aus einer elektromagnetischen Welle besteht in welcher Photonen wie Rosinen in einem Weihnachtsstollen eingelagert sind. Die Photonen schwingen in der durch die EM-Welle aufgezwungenen Frequenz und strahlen sekundäre EM-Wellen in beide Richtungen ab. Diese elektromagnetischen Sekundärwellen überlagern die Primärwelle und beeinflussen dadurch wiederum benachbarte Photonen usw. D.h. ein Laser ist eine stehende Welle. Daher spielt es eine große Rolle, wenn man weitere Polarisationsfilter in den Strahl einbringt, auch davor, denn der Informationsfluss geht ja in beide Richtungen.
Zum Verständnis für Mitlesende: Photonen sind in der Quantinotheorie masselose elektrische Dipole, wobei sich die enthaltenen elektrischen Ladungen auf engstem Raum beinahe frei bewegen können. Bringt man diese Dipole in ein elektrisches Feld, so werden die Ladungen voneinander getrennt, bis die plötzlich wirkende Coulombkraft sie wieder zurückstößt. Das wiederholt sich dann permanent und sie schwingen. Je größer die Feldstärke, desto höher die Frequenz. Daher kommt im Übrigen der Zusammenhang E = h f. In einem oszillierenden elektrischen Feld (Laser) schwingt dann alles, also sowohl EM-Feld als auch Photonen. Alles ist miteinander gekoppelt.
Um den Kreis zu schließen, beim Doppelspaltexperiment passiert die EM-Welle beide Schlitze, die dann je nach Polarisierung miteinander interferiert oder nicht (klassisches Bild). Das Vorhandensein einer EM-Welle impliziert aber elektrische Kräfte. Photonen, die sich durch dieses Feld bewegen, sehen daher Scherkräfte und fangen an zu "schlingern". Auf der Photoplatte hinter dem Doppelspalt sieht man nur die Einschlagspunkte der Photonen, weil diese den Großteil der Feldenergie enthalten. Da, wo die EM-Welle konstruktiv interferiert, findet man sehr wenige Einschläge. Wo sie destruktiv interferiert, sind besonders viele. Das ist dann das bei geringer Intensität grisselige, gepunktete Interferenzmuster, wo sich alle fragend an der Stirn kratzen.
Viele Grüße
Steffen
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Bambi am 17.12.2015 16:11Grüße Bambi
Re: Doppelspaltexperiment und Polaristationsfilter
von Steffen am 18.12.2015 10:08Hallo Bambi,
Das war auch mein Missverständnis am Anfang: Eine feste Phasendifferenz bedeutet aber noch nicht, dass ein Interferenzmuster sichtbar wird. Wenn gegenläufig zirkularpolarisierte Wellen überlagert werden, entsteht nämlich immer eine laufende linear polarisierte Welle, deren Amplitude bei festgehaltenem Ort zeitlich variiert (d.h. auch am Ort des Detektors).
Viele Grüße
Steffen