Welle-Teilchen-Dualismus < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 21:46 Sa 31.05.2008 | | Autor: | ANTONIO |
| Aufgabe | | anschauliche Erklärung des Welle-Teilchen-Dualismus unter Bezugnahme auf das Doppelspaltexperiment |
Hallo,
ich lese zur Zeit Anton Zeilinges Buch "Die neue Welt der Quantenphysik" und würde gerne prüfen, ob bzw. welche Aussagen ich richtig verstanden habe:
1. Wenn sich das Interferenzmuster beim Doppelspaltexperiment auch bei zeitlich versetzt emittierten einzelnen Photonen ergibt (Versuch mit Fotoplatte von Geoffry Ingram Tylor 1915), kann man wohl kaum von tatsächlicher Wellenüberlagerung/Interferenz sprechen. Es ist nur so, daß das Ergebnis auf der Fotoplatte wie eine Interferenzmuster aussieht.
2. Immerhin geht aber damit bei Einzelemissionen anscheindend der oder ein Teil des Wellencharakters nicht verloren. D.h. jedes einzeln emittierte Photon nimmt mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit einen gewissen Weg in diesem "Wellenraum"1)
3. Dieser "Wellenraum" scheint davon abhängig zu sein, ob beide Spalte offen sind oder nur einer. Wie macht er das? Ändert sich im "Wellenraum" physisch etwas in seiner "Potentialität" durch das Schließen eines Spaltes, oder gibt es tatsächlich als einzige physische Veränderung nur die Veränderung des Spaltes, ohne daß sich davor oder dahinter etwas ändert?
4. Meßversuche einzelner Photonen, zum Beispiel durch einen Elektronenstrahl, stören diese und lassen das Interferenzmuster verschwinden, das finde ich nicht weiter verwunderlich.
5. Was würde beim Fotoplatten-Doppelspaltexperiment passieren, wenn zwischen jeder einzelnen Emission im Wechsel ein Spalt geöffnet und der andere geschlossen würde? Nach der Theorie dürfte sich dann kein Interferenzmuster ergeben. Ist das schon mal getestet worden?
6. Wenn Licht die Ausbreitung von zeitlich variierenden Feldern (gemäß Maxwell, magnetisch/elektrisch im Wechsel) ist, wieviel bzw. was schwingt dann bei der Emission eines einzelnen Photons bzw. was passiert dann in der direkten Umgebung des Photons auf seinem Weg? Soweit ich das verstanden habe, passiert in der direkten Umgebung des Photons gar nichts außer eben auf dem spezifischen Weg, den es nimmt. Das wäre nach meinem Verständis dann zwar für sich gesehen keine richtige Welle, aber das Photon würde sich eben im Rahen seines "Wellenpotentials" bewegen, d.h. würden viele Photonen emittiert, würde sich ingesamt eine Welle bilden.
Ich habe diese Frage in keinem anderen Forum gestellt.
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1) den Begriff "Wellenraum" wähle ich, weil ja auch bei Einzelemissionen zumindest das Potential für verschiedene Wege mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten angelegt ist. (siehe auch Frage 6)
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:16 So 01.06.2008 | | Autor: | leduart |
Hallo
Vorrausgeschickt: das Buch, von dem du sprichst kenne ich nicht.
Dann aber meine Ansicht zu dem sogenannten Welle-Teilchen Dualismu.
Die Begriffe Welle und Teilchen kommen aus der klassischen makroskopischen Physik. sie versagen wenn man ins mikroskopische geht. Wir haben unsere Anschauung und modelle aber aus dem direkten makroskopischen Erfahrungsbereich und verwenden sie mangels besserer erklärungen weiter. Ein Quant (Lichtquant oder Elektron ist einfach weder eine Welle im klassischen Sinn, etwa einer Schall oder Wasserwelle) noch ein Teilchen im Sinn eines Sandkorns.
Ein Quant hat andere Eigenschaften. Aber es gibt Experimente, die Eigenschaften zeigen, wie sie makrosk. Wellen haben und solche, die Teilcheneigenschaften haben.
Je nach Experiment "antwortet" das Quant. such ich nach seinem Impuls find ich ein Teilchen, such ich nach kleinsten energieportionen Teilchen. mach ich Interferenzexperimente:Welle. eigentlich sagt das zusammen nur, dass beide Beschreibungen nur ein Behelf sind und ich eben ne andere- leider unanschauliche und mathematische Beschreibung brauche.
dadurch sind jetzt deine Fragen schwer zu beantworten. Denn sowas wie den "Wellenraum" oder "Wellenpotential gibt es eben nicht. Je nach Versuchsaufbau gibt das Quant eben in unserer makroskopischen Sprechweise andere Antworten.
Zur Beschreibung des "Zustandes" eines Quants gehört seine gesamte Umgebung, die aus Doppel oder Einfachspalt besteht. Das Quant +Einfachspalt hat einen anderen Zustand als das mit Doppelspalt. Deshalb auch die verschieden Reaktion auf ein spalt zu oder beide offen.
Die maxwellschen Wellengleichungen sind für einzelne Quanten nicht mehr zulässig, aber auch diese haben noch die elektrischen und magnetischen Eigenschaften, z.Bsp Polarisation, Beeinflussung durch elektrische und magnetuische Felder, sodass sie immer elektromagnetische Eigenschaften haben.
Zu deinen Antworten: soweit ich sehe stimmen sie mit dem an der Schule verwendeten Welle-Teilchen Dualismus nirgends im widerspruch, sind also soweit richtig, wie gesagt ausser den 2 Begriffen, die du geprägt hast.
Gruss leduart
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 12:56 Mo 02.06.2008 | | Autor: | ANTONIO |
Hallo Leduart !,
vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Ich kann sie nachvollziehen. In Bezug auf die Sache mit dem "Zustand" des Quants in Abhängigkeit vom Spalt heisst das dann ja, dass nicht das Quant Träger dieser "Zustands"information ist, sondern der Spalt, denn das Quant selbst kann ja anscheinend nur sehr wenig Information "tragen". Das widerum heisst, daß in Bezug auf Interferenzphänomene ein Quant eben nicht isoliert betrachtet werden kann, nicht einmal theoretisch.
Viele Grüße Antonio
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