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THEMA: Doppelspaltexperiment

Doppelspaltexperiment 16 Jul 2018 18:15 #37508

Verena Meier schrieb: Man kann aus einer Superposition aller möglichen Zustände im Prinzip (und wenn sie denn nicht mehr möglich sind) sämtliche 'hinauswerfen' - bis auf zwei (bei nur noch einem möglichen Zustand hätte man gemessen).

Genau das.
Superposition ist ja eben die Aufrechnung aller möglichen Zustände und ihrer Wahrscheinlichkeiten gegeneinander.. Man erhält ein statistisches Mittel, aus dem man tunlichst alle Spezialfälle heraushalten sollte, weil Wahrscheinlichkeiten von 1 die Statistik arg beeinflussen.
Gibt es aber eine signifikante Anzahl von Spezialfällen (ganz gleich welcher Art), muss meine Statistik das auch berücksichtigen.

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Doppelspaltexperiment 16 Jul 2018 18:50 #37517

DeltaTee schrieb: Die Experimente zur Dekohärenz (siehe früheren Link) erlauben jedoch eine Bestimmung der Menge/Energie an "Störteilchen" bei der eben das Muster am Schirm zum klassischen Partikelmuster

Ich denke, dass sich bei einer teilweisen Störung beide Ergebnis-Vaianten prozentual überlagern. Ab wann (prozentual) man das Muster nicht mehr "erkennt" kann man ja je nach Situatuion dann ausrechnen.(?)

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Doppelspaltexperiment 16 Jul 2018 18:52 #37518

Brooder schrieb: Hallo,


Interessant finde ich die Überlegung, dass die Wellenfunktion beim Doppelspaltexperiment ja auch auf das Material zwischen den Spalten bzw.rechts und links daneben trifft.
Was passiert eigentlich dort mit der Welle ?
Wird sie am Material absorbiert oder reflektiert?
Nur der geringste Teil dieser Welle kann sich durch die Spalte selbst bis zum Detektorschirm weiter fortpflanzen.

Nicht zwangsläufig der geringste Teil, aber eben ein kleiner Teil der Welle.
Der Teil der Welle die keinen Spalt passiert wird tatsächlich zum Teil absorbiert, zum Teil aber auch reflektiert und zu einem geringen Teil passiert sie das Material der Spaltwand sogar. Das hängt natürlich auch stark von den verwendeten Partikeln ab wie auch vom Material und der Stärke der Spaltwand. (siehe Rutherford)
Absorption wäre der "Normalfall" bei den meisten Partikeln, im Fall von Photonen würden diese jedoch evtl. auch wieder an ganz anderer Stelle die Wand verlassen (auch wenn es nicht die selben wären).
Reflektiert würden z.B. Fullerene, womit wir recht anschaulich bei dem Fußballbild wären.
Und der Tunneleffekt würde bewirken, dass Partikel die Spaltwand auch dort passieren, wo gar kein Spalt ist. (Im Fall von Alphapartikeln wäre der Tunneleffekt nicht mal nötig, die Passage wäre die Regel.)
Man darf aber nicht die Wellenfunktion mit der Partikelwelle verwechseln, auch wenn die Wellenfunktion in der grafischen Darstellung ähnlich aussieht.
Eine Spaltwand aus Schirmmaterial würde ein Partikelmuster zeigen, weil die Welle eben nur ein definiertes "Epizentrum" hat zu diesem Zeitpunkt, genau wie die Einzelspaltvariante des Doppelspaltexperiments. Das bedeutet nicht, dass sich die Partikel voher verraten, denn für die auf der Spaltwand auftreffenden Partikel gibt es kein "Nachher" mehr (sie kommen so gut wie nie hinter der Spaltwand an. (und für Alphapartikel wären die Spalte irrelavant)
Je nach verwendeten Partikeln und deren Anzahl (Intensität und Frequenz sowie Energie) könnten aber die reflektierten Partikel wiederum reflektiert werden und ein Interferenzmuster auf der Spaltwand ergeben. Das wären dann jedoch viele, überlagerte Muster und es wäre schwierig sie zu unterscheiden. Wahrscheinlich würden sie sich gegen das Partikelmuster nicht genug abheben und im Mittel dieses sogar verstärken.
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Doppelspaltexperiment 16 Jul 2018 19:13 #37523

ra-raisch schrieb:

DeltaTee schrieb: Die Messung des einzelnen Partikels gibt ja keinerlei Aufschluss über die nicht gemessenen Teilchen

Wie ich gerade darzustellen versuchte, und inzwischen mit Verenas Zustimmung, wirkt sich auch die Negativmessung auf die Welle aus.

Ich korrigiere mich:
Die Messung des einzelnen Partikels schließt eine Möglichkeit für alle anderen Partikel aus, gibt aber sonst keinen Aufschluss über sie.
Und ja, man muss die Welle neu berechnen nach dem Spalt, denn sie hat ein neues Zentrum, ist also quasi eine neue Welle nach der Passage des Spaltes.
Interferenzmuster bekommt man jedoch nur aus mindestens zwei Wellen.
Was wenn man keinen Doppelspalt verwendet sondern zwei Partikelquellen? Die Beugung durch den Spalt wäre dann nicht mehr vorhanden.

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Doppelspaltexperiment 16 Jul 2018 21:59 #37528

DeltaTee schrieb: Was wenn man keinen Doppelspalt verwendet sondern zwei Partikelquellen? Die Beugung durch den Spalt wäre dann nicht mehr vorhanden.

Das war schon früher bekannt, dass zwei Photonen miteinander interferieren, das besondere war ja, dass ein einziges Photon mit sich selbst interferiert.

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Doppelspaltexperiment 16 Jul 2018 22:37 #37530

DeltaTee schrieb:
Man darf aber nicht die Wellenfunktion mit der Partikelwelle verwechseln.


Das sehe ich auch so.
Ich hab mich sowie dazu entschieden, dass alles was beim Doppelspaltexperiment ein Interferenzmuster erzeugt nicht mehr als Partikelstrom bzw. Partikelwelle zu bezeichnen.

Zu Partikeln wird das alles erst wenn sich ein materielles Hindernis in den Weg stellt.
Dann wird für uns erst ( die wir ja auch aus Materie bestehen ) eine Wechselwirkung überhaupt messbar bzw. sichtbar.

Bevor das aber passiert, bezeichne es lieber als Informationswelle ( oder Möglichkeitswelle).
Diese Welle kann sich im freien Vakuum fast auf Ewig frei ausbreiten, verliert aber ihre Informationen nicht, und wartet darauf, irgendwann auf ein materielles Hindernis zu treffen, um dann erst durch Wechselwirkung mit dieser Materie ihre Information preiszugeben.

In etwa so,...wie das Licht sehr ferner Sterne oder Galaxien ( also Informationswellen) sich Milliarden von Jahren ungestört im Weltall aubreiten kann ( ohne das man von diesem Licht weiß), bis es dann z.B. auf unsere Augen also Materie trifft.
Dann erst tritt eine Wechwelwirkung ein und die enthaltenen Informationen werden zur materiellen Wirklichkeit. Wir als materielle Wesen interpretieren diese Wechselwirkungen dann gerne als Teilchen.
Aber wirklicheTeichen können es nicht sein, das Doppelspaltexperiment lässt grüßen.
Die gesamte Quantemechanik würde es gar nicht geben, denn Teilchen verhalten sich am Doppelspalt anders, als beobachtet wird.



Grüße Brooder

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Doppelspaltexperiment 16 Jul 2018 23:39 #37537

Brooder schrieb: Aber wirklicheTeichen können es nicht sein, das Doppelspaltexperiment lässt grüßen.

Klingt alles recht gut, und ich würde das meiste ähnlich formulieren. Nur darf man nicht vergessen, dass auch Elektronen und noch viel größere Materie am Doppelspalt mit sich selbst interferiert, also dort nur eine Welle ist. Ich finde das schaurig interessant.

Mittlerweile machen Wissenschaftler derartige Experimente nicht mehr nur mit Elektronen, Photonen oder anderen Elementarteilchen, kurzum Objekten, die unvorstellbar kleine Ausmaße besitzen. Vielmehr haben die Versuchsobjekte schon fast anschauliche Größe. So schickten Forscher der Universität Wien um Anton Zeilinger schon vor einigen Jahren Fullerene – das sind ballförmige Kohlenstoffmoleküle – durch den Doppelspalt. Mit etwa einem Nanometer Durchmesser sind diese Moleküle immerhin schon fast so groß wie ein kleines Virus. Auch hier zeigte sich das Interferenzmuster.
...
Bei Temperaturen um 1000 Kelvin war alles wie gewohnt: Auf dem Schirm zeigte sich ein Interferenzmuster, das die Wellennatur der Fullerene widerspiegelte. Bei höheren Temperaturen verschwand jedoch dieses Muster zusehends und machte dem Bild Platz, das klassisch zu erwarten ist, wenn massebehaftete Teilchen auf ein gitterartiges Hindernis prallen. Was war geschehen?
...
Die heißen Teilchen emittieren Wärmestrahlung, anhand derer sie prinzipiell zu orten sind. Es ließe sich also feststellen, welchen Spalt in dem Gitter ein bestimmtes Fulleren passiert. Das jedoch ist eine Messung, die das quantenmechanische Experiment sofort zerstört.
www.spektrum.de/news/teilchen-im-zwiespalt/708707

da haben wir übrigens meine Definition der "Messung" wieder....

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Doppelspaltexperiment 17 Jul 2018 00:15 #37539

@ ra-raisch
ja,....Wahrlich keine leichte Kost, mit der die Quantenmechanik unsere Hirne strapaziert. ;)

zum Elektron laut Wiki
Heute ist die Sichtweise bezüglich einer Ausdehnung des Elektrons eine andere: In den bisher möglichen Experimenten zeigen Elektronen weder Ausdehnung noch innere Struktur und können insofern als punktförmig angenommen werden. Die experimentelle Obergrenze für die Größe des Elektrons liegt derzeit bei etwa 10−19 m.

und zu:
Mit etwa einem Nanometer Durchmesser sind diese Moleküle immerhin schon fast so groß wie ein kleines Virus. Auch hier zeigte sich das Interferenzmuster.


ist schon interessant.
wahrscheinlich müssen wir uns Materie in Zukunft anders vorstellen als wie bisher.
eigentlich ist Materie ja auch fast absolut leerer Raum aber mit extrem hoher Energiedichte.
und bei der Annihilation von Materie mit Antimaterie bleiben dann wieder nur Photonen übrig, aus denen ja genau genommen alles zusammegesetzt ist.

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Doppelspaltexperiment 17 Jul 2018 08:03 #37547

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ra-raisch schrieb: Die heißen Teilchen emittieren Wärmestrahlung, anhand derer sie prinzipiell zu orten sind. Es ließe sich also feststellen, welchen Spalt in dem Gitter ein bestimmtes Fulleren passiert. Das jedoch ist eine Messung, die das quantenmechanische Experiment sofort zerstört.
[/i] www.spektrum.de/news/teilchen-im-zwiespalt/708707

da haben wir übrigens meine Definition der "Messung" wieder....

Wie ich feststellte, jede Messung zerstört die gesamte Wellengleichung, nicht nur einen Teil davon. Allerdings ist dies m.A. nach wie vor eine Interpretationssache. Meiner Ansicht nach wurde der Wellencharakter der Fulleren durch die Aufheizung so verändert/zerstört, dass sie keine Interferenz mehr bilden konnten und die Wellen sich gegenseitig auslöschten/die Bewegungsstruktur veränderten und nur ein Teilchenstrom übrig blieb..

MfG
WL01

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MfG
WL01

Doppelspaltexperiment 17 Jul 2018 09:19 #37550

ra-raisch schrieb: da haben wir übrigens meine Definition der "Messung" wieder....

Na, das sehe ich wieder anders. Niemand hat behauptet, dass Messung nicht echte Teilmenge von WW ist, aber umgekehrt ist das dann ausgeschlossen.


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Doppelspaltexperiment 17 Jul 2018 10:28 #37556

D.Rajic schrieb:

ra-raisch schrieb: da haben wir übrigens meine Definition der "Messung" wieder....

Na, das sehe ich wieder anders. Niemand hat behauptet, dass Messung nicht echte Teilmenge von WW ist, aber umgekehrt ist das dann ausgeschlossen.

Es ist nur ein anderes Wort dafür, aber die Intensität der Messung scheint schon eine Rolle zu spielen. Aber wie Du sagst, kann man es nennen wie man will. Oder gibt es doch eine Diskrepanz zwischen beiden Ansichten, und sei es nur der Rechenaufwand?

wl01 schrieb: Wie ich feststellte, jede Messung zerstört die gesamte Wellengleichung, nicht nur einen Teil davon.

Man kann die Welle jederzeit auch ganz ohne Messung / Störung neu berechnen, dann sollte auch das gleiche herauskommen wie vorher. Sofern eben nur ein Teilbereich der Welle "falsifiziert" wurde, genügt es diesen Teilbereich zu löschen und die Ränder neu zu berechnen, man kann es aber auch komplett neu berechnen, ist halt mehr Arbeit.

So macht man das ja auch bei der Lichtbrechung am Medienübergang. Man berechnet nur die Wellenpunkte neu, die die Trennfläche erreichen.

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Doppelspaltexperiment 19 Jul 2018 10:09 #37607

ra-raisch schrieb:

DeltaTee schrieb: Die Experimente zur Dekohärenz (siehe früheren Link) erlauben jedoch eine Bestimmung der Menge/Energie an "Störteilchen" bei der eben das Muster am Schirm zum klassischen Partikelmuster

Ich denke, dass sich bei einer teilweisen Störung beide Ergebnis-Vaianten prozentual überlagern. Ab wann (prozentual) man das Muster nicht mehr "erkennt" kann man ja je nach Situatuion dann ausrechnen.(?)


Ja, so eine Überlagerung sollte man erwarten. Es gibt allerdings diese Experimente in vielen Varianten und nicht alle haben mit dem Doppelspalt zu tun. Ausrechnen kann man m.E. wieder nur Wahrscheinlichkeiten, womit man wieder nur eine Wellenfunktion erhält. Die Photonen aus der Kammererwärmung werden ja nicht gerichtet abgestrahlt und damit hat man nur eine statistische Wahrscheinlichkeit für Wechselwirkungen.

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Doppelspaltexperiment 19 Jul 2018 10:32 #37608

Brooder schrieb: Ich hab mich sowie dazu entschieden, dass alles was beim Doppelspaltexperiment ein Interferenzmuster erzeugt nicht mehr als Partikelstrom bzw. Partikelwelle zu bezeichnen.

Aber Vorsicht. mit Partikelwelle meine Ich eigentlich einen "Strom" von Teilchen, der sich wellenförmig ausbreitet. Einzelne Partikel zeigen ja die Wellencharakteristik auch und hier von Partikelwelle zu sprechen wäre wohl nicht ganz richtig.

Brooder schrieb: Bevor das aber passiert, bezeichne es lieber als Informationswelle ( oder Möglichkeitswelle).

Mit dem Namen könnte ich mich anfreunden, denn Ich halte es für möglich, dass hier nicht wirklich Teilchen auf die Reise gehen sondern Information und zwar ganz ähnlich wie bei den force carriern den Messenger Partikeln. Bei Photonen ist das banal, denn sie sind ja Messenger Partikel, aber schon bei Elektronen hörti es auf und bei Fullerenen oder noch größeren Molekülen wäre das höchst bemerkenswert, weil die Partikel in eine Informationswelle umgewandelt werden müssten um am Ort der Wechselwirkung wieder zusammengesetzt zu werden. (wieso fällt mir da jetzt "Scotty" ein? :unsure: )
Spaß beiseite, das klingt tatsächlich nach beamen und damit gehört es nicht hierher weil viel zu spekulativ.
Aber wenn wir schon bei spekulativ sind: Es gibt Leute, die glauben, die Struktur des Universums wäre durch Wellen geprägt auf denen Partikel generell reisen (müssen). Naja Ich schließe das nicht aus, aber da ist mir noch zu wenig Substanz an den Theorien.
Bleiben wir bei dem was gesichert scheint.

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Doppelspaltexperiment 19 Jul 2018 10:44 #37609

ra-raisch schrieb: Die heißen Teilchen emittieren Wärmestrahlung, anhand derer sie prinzipiell zu orten sind. Es ließe sich also feststellen, welchen Spalt in dem Gitter ein bestimmtes Fulleren passiert. Das jedoch ist eine Messung, die das quantenmechanische Experiment sofort zerstört.
[/i] www.spektrum.de/news/teilchen-im-zwiespalt/708707

da haben wir übrigens meine Definition der "Messung" wieder....

Die prinzipielle Möglichkeit der Ortung dürfte aber noch keinen Kollaps der Wellenfunktion nach sich ziehen, denn diese besteht ja immer bei dem Experiment. Erst wenn diese Möglichkeit auch genutzt wird, dürfte es zu Kollaps kommen.
In dem besagten Experiment trat aber das Partikelergebnis auch ohne die tatsächliche Ortung auf, woraus man schließen muss, dass die emittierten Photonen mit den Partikeln in Wechselwirkung getreten sind und zwar in einem statistisch relevanten Ausmaß.
Das bedeutet nun wieder, dass nicht das Messen also die Beobachtung der WW durch ein Bewusstsein sondern die Wahrscheinlichkeit der WW den Effekt herbeiführt.
Bei der Messung im engeren oder engsten Sinn ist die Wahrscheinlichkeit 1 (oder 100%, oder unendlich, je nach Darstellung), denn wir hören ja erst auf zu messen, wenn wir ein Ergebnis haben. Die Messung durch den Beobachter erzeugt also die größtmögliche Wahrscheinlichkeit der WW.

Hmm, auf jeden Post einzeln zu antworten lässt es so aussehen, als würde ich meinen Postcount hochtreiben wollen. Das ist nicht meine Absich und ich werde versuchen, künftig auf mehrere Leute in einem Post zu antworten. Sorry wenn das schon jemandem auf die Nerven ging.

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Doppelspaltexperiment 19 Jul 2018 11:04 #37611

ra-raisch schrieb:

DeltaTee schrieb: Was wenn man keinen Doppelspalt verwendet sondern zwei Partikelquellen? Die Beugung durch den Spalt wäre dann nicht mehr vorhanden.

Das war schon früher bekannt, dass zwei Photonen miteinander interferieren, das besondere war ja, dass ein einziges Photon mit sich selbst interferiert.

Nungut, aber wenn zwei Photonen aus verschiedenen Quellen miteiander interferieren, müssten sie dann nicht sofort damit aufhören, wenn ich Ihre Position bestimme?
Jeder kennt Lichtkegel die dadurch entstehen, dass Rauch, Staub oder andere Partikel in den Lichtstrom geraten. Gibt das Licht aus zwei Lichtkegeln ein Interferenzmuster oder nicht?
Wieviele Partikel müsste man in einen oder beide der Lichtkegel bringen um das Interferenzmuster in ein Partikelmuster zu verwandeln?

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Doppelspaltexperiment 19 Jul 2018 16:57 #37630

DeltaTee schrieb: Die prinzipielle Möglichkeit der Ortung dürfte aber noch keinen Kollaps der Wellenfunktion nach sich ziehen, denn diese besteht ja immer bei dem Experiment. Erst wenn diese Möglichkeit auch genutzt wird, dürfte es zu Kollaps kommen.
In dem besagten Experiment trat aber das Partikelergebnis auch ohne die tatsächliche Ortung auf,

Der Unterscheid liegt darin, dass eine Messung durch Wirkung auf das Messobjekt erfolgt, während hier die abgestrahlte Wärmewellen gemessen werden könnten, ohne auf das Messobjeklt selbst einzuwirken. Das Objekt misst sich also durch Abgabe der Wärmewellen selber. Daher bricht auch die Welle zusammen, zumal sich ja auch die Energie des Objektes bei Abgabe von Wärmewellen verändert, also sich auch die eigene Wellenfunktion des Objektes ändern muss.

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Doppelspaltexperiment 19 Jul 2018 18:01 #37636

ra-raisch schrieb: Der Unterscheid liegt darin, dass eine Messung durch Wirkung auf das Messobjekt erfolgt, während hier die abgestrahlte Wärmewellen gemessen werden könnten, ohne auf das Messobjeklt selbst einzuwirken.

Stimmt das so? Wenn ich z.B. mein Thermometer ablese,wirke ich auf gar nichts ein, nicht einmal mein Thermometer wirkt auf etwas ein, sondern die Temperatur wirkt auf das Thermometer und diese Wirkung bzw die wirkung diese Wirkung lese ich ab.
Das Objekt im Experiment gibt in der Tat Energie ab und ändert somit seine Wellenfunktion. Aber eine Änderung ist noch kein Zusammenbruch. Die abgegebene Energie ist nur ein zusätzlicher Faktor der berücksichtigt werden muss. In der Praxis wird das vermutlich bedeuten, dass ein großer Teil der erhitzten Fullerene aufgrund von Temperatur-Jitter keinen der Spalte passieren kann. Wie eine Flipperkugel stoßen sie immer wieder an die Ränder der Spalte und sofern mehrere Partikel gleichzeitig unterwegs sind, auch aneinander.

Dem Partikel ist es wahrscheinlich gleich, ob wir ein Photon auf ihn schießen, das er dann wieder abgeben muss, oder ob wir ihm ein ganzes Paket Photonen auf den Rücken schnallen, von denen er immer wieder welche verliert. Das Über-Bord-Werfen ändert wie bei einem kleinen Boot unweigerlich seine Richtung.
Beim Photon spiegelt die Frequenz die Energie wieder. Wenn nun die Energie, also die Frequenz sich unterscheidet, sind Interferenzen nur noch möglich wenn sie jeweils ein Vielfaches voneinander betragen, also quantisiert sind. Die Partikel werden aber in nur wenigen Fällen nach dem Spalt dieselbe oder ein quamtisiertes Produkt der Energie der anderen Partikel haben. Es werden vielmehr sehr unterschiedliche Frequenzen einander egalisieren, was zu einem leicht nach rechts oder links verschobenen Partikelmuster führen müsste.

Ich meine, wir sind uns ja grundsätzlich einig, dass nicht das bewusste Beobachten sondern die WW an sich die Wellenfunktion zerstört, oder?

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Doppelspaltexperiment 19 Jul 2018 18:53 #37640

DeltaTee schrieb:

ra-raisch schrieb: Der Unterscheid liegt darin, dass eine Messung durch Wirkung auf das Messobjekt erfolgt, während hier die abgestrahlte Wärmewellen gemessen werden könnten, ohne auf das Messobjeklt selbst einzuwirken.

Stimmt das so? Wenn ich z.B. mein Thermometer ablese,wirke ich auf gar nichts ein, nicht einmal mein Thermometer wirkt auf etwas ein, sondern die Temperatur wirkt auf das Thermometer und diese Wirkung bzw die wirkung diese Wirkung lese ich ab.

Genau das habe ich geschrieben, wir können die Temperatur messen, das Thermometer ist natürlich schon ein Messinstrument, das "kann" auch die Wärmestrahlung verändert.

DeltaTee schrieb: Das Objekt im Experiment gibt in der Tat Energie ab und ändert somit seine Wellenfunktion. Aber eine Änderung ist noch kein Zusammenbruch. Die abgegebene Energie ist nur ein zusätzlicher Faktor der berücksichtigt werden muss.

naja ich kann mir schon vorstellen, dass es einen (Hitze)-Punkt geben wird, bei dem das Objekt sehr wohl an einem Punkt der Bahn materialisiert. Und dann ist es für mich wieder schwer vorstellbar, wieso es kurz vorher noch nicht so weit sein sollte. Die abgestrahlte Hitze muss ja wohl auf das Objekt zurückgegehn und nicht auf eine diffuse Welle des Objektes ....

DeltaTee schrieb: In der Praxis wird das vermutlich bedeuten, dass ein großer Teil der erhitzten Fullerene aufgrund von Temperatur-Jitter keinen der Spalte passieren kann. Wie eine Flipperkugel stoßen sie immer wieder an die Ränder der Spalte und sofern mehrere Partikel gleichzeitig unterwegs sind, auch aneinander.

Das dachte ich zuerst auch gleich, doch hieß es ja im Artikel, dass "und machte dem Bild Platz, das klassisch zu erwarten ist, wenn massebehaftete Teilchen auf ein gitterartiges Hindernis prallen", also die Objekte sehr wohl durch die Spalten gehen aber eben nicht mehr mit sich selbst interferieren.

DeltaTee schrieb: Dem Partikel ist es wahrscheinlich gleich, ob wir ein Photon auf ihn schießen, das er dann wieder abgeben muss, oder ob wir ihm ein ganzes Paket Photonen auf den Rücken schnallen, von denen er immer wieder welche verliert. Das Über-Bord-Werfen ändert wie bei einem kleinen Boot unweigerlich seine Richtung.

Das ist jetzt der Punkt: Wie willst Du einer Welle denn Photonen auf den Rücken schnallen oder sie auch nur beschießen. Nein, durch den Beschuss wird unmittelbar getestest, ob das Objekt an diesem Ort ist oder nicht. Ist es am Ort, dann materialisiert es. Ist es nicht am Ort, dann wird die Welle um diese Anteile reduziert.

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Doppelspaltexperiment 20 Jul 2018 09:18 #37663

ra-raisch schrieb:DeltaTee schrieb:
ra-raisch schrieb: Der Unterscheid liegt darin, dass eine Messung durch Wirkung auf das Messobjekt erfolgt, während hier die abgestrahlte Wärmewellen gemessen werden könnten, ohne auf das Messobjeklt selbst einzuwirken.
Stimmt das so? Wenn ich z.B. mein Thermometer ablese,wirke ich auf gar nichts ein, nicht einmal mein Thermometer wirkt auf etwas ein, sondern die Temperatur wirkt auf das Thermometer und diese Wirkung bzw die wirkung diese Wirkung lese ich ab.
Genau das habe ich geschrieben, wir können die Temperatur messen, das Thermometer ist natürlich schon ein Messinstrument, das "kann" auch die Wärmestrahlung verändert.

Da bin ich bei ra-raisch. Sogar eher noch etwas "schärfer". Das ist schon im Makro-Bereich eine Veränderung der tatsächlichen Verhältnisse, insbesondere der Temperatur. Ich werde in jedem Fall - je nach Ausgangstemperatur - ein Gefälle oder eine Steigerung der Temperatur bewirken. Dies gilt für mich natürlich erst recht im Mikro-Bereich. Selbst, wenn ich das Themometer "drin" lasse, erhöhe ich letztlich meine Abstrahlfläche.

DeltaTee schrieb: Dem Partikel ist es wahrscheinlich gleich, ob wir ein Photon auf ihn schießen, das er dann wieder abgeben muss, oder ob wir ihm ein ganzes Paket Photonen auf den Rücken schnallen, von denen er immer wieder welche verliert. Das Über-Bord-Werfen ändert wie bei einem kleinen Boot unweigerlich seine Richtung.
Das ist jetzt der Punkt: Wie willst Du einer Welle denn Photonen auf den Rücken schnallen oder sie auch nur beschießen. Nein, durch den Beschuss wird unmittelbar getestest, ob das Objekt an diesem Ort ist oder nicht. Ist es am Ort, dann materialisiert es. Ist es nicht am Ort, dann wird die Welle um diese Anteile reduziert.


Genau, ich kann mir so gar nicht vorstellen, wie ein Photon quasi als Rucksack zu verstehen wäre. Trifft das Photon, wird es in seiner jetzigen Erscheinungsform vollständig verschwinden. Als Energie geht es unmittelbar über.


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Doppelspaltexperiment 20 Jul 2018 19:34 #37700

ra-raisch schrieb: Genau das habe ich geschrieben, wir können die Temperatur messen, das Thermometer ist natürlich schon ein Messinstrument, das "kann" auch die Wärmestrahlung verändert.

Worauf ich hinauswollte, ist das Messgerät als Teil des beobachteten oder nicht beobachteten Systems.
Die Wellenfunktion bricht zusammen, ob wir die Werte vom Detektor ablesen oder ignorieren. Das Detektieren an sich bewirkt den Kollaps, nicht unsere Wahrnehmung davon.
Jede Wechselwirkung detektiert aber auch, denn sie erfordert die Existenz von etwas das wechselwirken kann.

DeltaTee schrieb: Das Objekt im Experiment gibt in der Tat Energie ab und ändert somit seine Wellenfunktion. Aber eine Änderung ist noch kein Zusammenbruch. Die abgegebene Energie ist nur ein zusätzlicher Faktor der berücksichtigt werden muss.

naja ich kann mir schon vorstellen, dass es einen (Hitze)-Punkt geben wird, bei dem das Objekt sehr wohl an einem Punkt der Bahn materialisiert. Und dann ist es für mich wieder schwer vorstellbar, wieso es kurz vorher noch nicht so weit sein sollte. Die abgestrahlte Hitze muss ja wohl auf das Objekt zurückgegehn und nicht auf eine diffuse Welle des Objektes ....

ra-raisch schrieb: Das dachte ich zuerst auch gleich, doch hieß es ja im Artikel, dass "und machte dem Bild Platz, das klassisch zu erwarten ist, wenn massebehaftete Teilchen auf ein gitterartiges Hindernis prallen", also die Objekte sehr wohl durch die Spalten gehen aber eben nicht mehr mit sich selbst interferieren.

Vorsicht, das ist damit nicht gesagt.
Die Aussage beschreibt die Teilchen, die am Schirm ankommen, sagt aber nichts über die, die "auf der Strecke bleiben".
Ich habe auch nicht gemeint, dass keine Partikel mehr durch die Spalte gehen. Vielmehr verringert sich die Wahrscheinlichkeit (also der prozentuale Anteil der Partikel), die den Schirm überhaupt erreichen und die Varianz der Länge des zurückgelegten Weges sowie der Energie, die sie beim Auftreffen haben. Für die Interferenz ist es aber erforderlich, dass die Partikel oder auch Wellen einigermaßen synchron sind, was bei zeitlichem Versatz (Phasenverschiebung) und bei unterschiedlicher Energie (Wellenlänge) eben nicht gegeben ist.

ra-raisch schrieb: Das ist jetzt der Punkt: Wie willst Du einer Welle denn Photonen auf den Rücken schnallen oder sie auch nur beschießen.

Auf den Rücken schnallen = erhitzte Partikel losschicken
Beschießen = die Wände des Versuchsaufbaus erhitzen

ra-raisch schrieb: Nein, durch den Beschuss wird unmittelbar getestest, ob das Objekt an diesem Ort ist oder nicht. Ist es am Ort, dann materialisiert es. Ist es nicht am Ort, dann wird die Welle um diese Anteile reduziert.

Eben!
Die WW des Partikels findet statt, ob Wärmephotonen von ihm abgestrahlt werden (Abkühlung der aufgeheizten Partikel) oder ob er von einem Wärmephoton (von den heißen Wänden) getroffen wird. Die Änderung der Energie des Partikels genügt, um ihn aus der Wellenfunktion zu kicken.
Passiert das mit einem genügend hohen Anteil der Partikel, sind nicht mehr genug ähnlich hohe Wahrscheinlichkeiten vorhanden um ein Interferenzmuster zu ergeben, die Wahrscheinlichkeit, dass Partikel links oder rechts auf dem Schirm auftreffen, bleibt jedoch 50/50.

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Doppelspaltexperiment 20 Jul 2018 19:50 #37701

DeltaTee schrieb: Die Aussage beschreibt die Teilchen, die am Schirm ankommen, sagt aber nichts über die, die "auf der Strecke bleiben".
Ich habe auch nicht gemeint, dass keine Partikel mehr durch die Spalte gehen. Vielmehr verringert sich die Wahrscheinlichkeit (also der prozentuale Anteil der Partikel), die den Schirm überhaupt erreichen und die Varianz der Länge des zurückgelegten Weges sowie der Energie, die sie beim Auftreffen haben. Für die Interferenz ist es aber erforderlich, dass die Partikel oder auch Wellen einigermaßen synchron sind, was bei zeitlichem Versatz (Phasenverschiebung) und bei unterschiedlicher Energie (Wellenlänge) eben nicht gegeben ist.

Die Menge spielt keine Rolle, da muss man eben länger experimentieren.
Du meinst vermutlich, dass mehrere Teilchen miteinander interferieren. Nein, darum geht es nicht, die wären kaum synchron. Es ist immer ein einziges Teilchen, das mit sich selbst interferiert.
Aber man könnte es vielleicht so sehen, dass die eine oder andere Teil-Welle an der Spalte "zerbricht" und somit manche nur links, manche nur rechts passieren, manche gar nicht und immer weniger durch beide Spalten.

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Doppelspaltexperiment 20 Jul 2018 21:37 #37709

ra-raisch schrieb: Die Menge spielt keine Rolle, da muss man eben länger experimentieren.

Ähm, mit nur einem Teilchen spielt es, glaube ich, keine Rolle, wie lange man experimentiert. Wenn es durch den Versuchsaufbau durch ist, ist es durch und nichts passiert mehr.
Aber ja, ich rede von Anzahl, nicht von Intensität. Die Intensität ist in der Tat grundsätzlich egal.Es geht um Statistik und dafür braucht man einen repräsentativen (also signifikanten) Wert für die Anzahl der Fälle.

ra-raisch schrieb: Du meinst vermutlich, dass mehrere Teilchen miteinander interferieren. Nein, darum geht es nicht, die wären kaum synchron. Es ist immer ein einziges Teilchen, das mit sich selbst interferiert.


Das ist genau der Punkt, den Ich versuche zu erklären.
Die ganze Geschichte dreht sich um Wahrscheinlichkeiten, also um Statistik.
Ein Partikel befindet sich zu jeder Zeit mit einer gewissen statistischen Wahrscheinlichkeit an einem bestimmten Ort und hat eine bestimmte Energie (Impuls+Masse).
Weil die Wahrscheinlichkeiten alle Möglichkeiten des Partikels beinhalten, ändern sie sich auch nicht wenn sich die Anzahl der Partikel erhöht. Für jeden Partikel gelten die gleichen Wahrscheinlichkeiten. auch Milliarden von Partikeln verändern diese Wahrscheinlichkeiten nicht.

Andererseits gibt es aber auch noch die Wahrscheinlichkeit, dass diese wahrscheinlichen Fälle auch eintreten.
Zur Anschauung:
- Bälle können alle Farben haben, in denen Bälle numal hergestellt werden.
- Manche Farben sind bei Bällen häufiger. Das heißt, die Wahrscheinlichkeit dass ein beliebiger Ball eine der häufigeren Farben hat, ist größer als die dass er eine der selteneren Farben hat.
- Bei sehr vielen Bällen (aus allen Produktionsstätten für Bälle und aus allen Zeiten zu denen Bälle prduziert wurden) werde ich eine statistische Verteilung der Farben erhalten, die ungefähr der Wahrscheinlichkeit entspricht die sich aus der statistischen Verteilung unter allen Bällen, die je produziert wurden ergibt.
- bei drei Bällen werde ich diese statistische Verteilung nicht beobachten, ganz einfach weil ich mit der Anzahl drei schon einen riesigen Teil der Möglichkeiten ausgeschlossen habe.

Bei den genannten Experimenten ist einfach der prozentuale Anteil der Partikel für die die Wahrscheinlichen Fälle eintreten können zu gering, um das Eintreten der unwahrscheinlicheren Fälle wahrschienlich zu machen.
Wenn einer aus 10.000 Partikeln zum Interferenzmuster beiträgt, genügt es nicht, 1 Mio Partikel abzufeuern. Wahrscheinlichkeiten sind keine Realitäten und sie gelten für jeden Fall unverändert. Also trifft nicht einer aus 10.000 Partikeln dort auf sondern jeder Partikel hat 9.999 Möglichkeiten etwas anderes zu tun als dort aufzutreffen.
(wäre es anders würde ich ständig im Casino rumhängen, 36 mal einen Euro auf die Null setzen und beim 37. Mal alles was ich habe)
Reduziere ich die Möglichkeiten des Partikels um 1, besteht eine 1/10.000 Chance, dass ich ihm genau diese eine Möglichkeit genommen habe.
Reduziere ich die Möglichkeiten um 50%, habe ich diese Möglichkeit mit einer Chance von 1/2 ausgeschlossen.

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Doppelspaltexperiment 20 Jul 2018 21:43 #37710

DeltaTee schrieb:

ra-raisch schrieb: Die Menge spielt keine Rolle, da muss man eben länger experimentieren.

Ähm, mit nur einem Teilchen spielt es, glaube ich, keine Rolle, wie lange man experimentiert. Wenn es durch den Versuchsaufbau durch ist, ist es durch und nichts passiert mehr.

Ein Photon wird wohl kaum jemand mehrmals benützen.

ra-raisch schrieb: Bei den genannten Experimenten ist einfach der prozentuale Anteil der Partikel für die die Wahrscheinlichen Fälle eintreten können zu gering, um das Eintreten der unwahrscheinlicheren Fälle wahrschienlich zu machen.

Was soll denn wahrscheinlich sein und was unwahrscheinlich? Die Wellenfunktion ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung. Darum geht es aber überhaupt nicht sondern um die Interferenz.

Bei höherer Temperatur tritt die "normale" Verteilung entsprechend der Wahrscheinlichkeit links und rechts ein, allein die Interferenz bleibt aus. Das hat mit "wahrscheinlich" oder "unwahrscheinlich" nicht die Bohne zu tun. Nach Deiner Meinung müßten ja die beiden Hauptmaxima verstärkt hervortreten....wovon uns absolut nichts erzählt wurde, und was eine Veränderung der Wahrscheinlichkeiten mithin der Welle an sich erfordern würde. Wieso sollte die Welle schärfer werden?

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Doppelspaltexperiment 21 Jul 2018 11:01 #37735

ra-raisch schrieb: Ein Photon wird wohl kaum jemand mehrmals benützen.

Das wollte ich nur nochmal unterstreichen.
Das bedeutet nämlich, dass nicht ein Photon mit sich selbst interferiert. Es bedeutet vielmehr, dass die Wellenfunktion, die ja für jedes einzelne Photon (mit identischen Eigenschaften) gleich ist, mit sich selbst interferiert.

ra-raisch schrieb: Was soll denn wahrscheinlich sein und was unwahrscheinlich? Die Wellenfunktion ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung. Darum geht es aber überhaupt nicht sondern um die Interferenz.

Genau. Die Wellenfunktion beschreibt die statistische Verteilung der Wahrscheinlichkeitswerte für die möglichen Orts- und Energiezustände des Partikels. Eine Statistik ist aber nichts anderes als die Beschreibung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Ein anderes "Gedankenexperiment" zur Visualisierung.
Rohre einer Wasserleitung:
- Ein gerades Wasserrohr. Die Warscheinlichkeit, dass das Wasser am anderen Ende herauskommt und nicht irgenwo zwischendurch liegt bei 100%.
- Ein Rohr mit einer Y-Verzweigung. Die Wahrscheinlichkeit für jedes Wassermolekül liegt bei 50% für jeden Ausgang.
- Ein Rohr mit Abzweigungen in 4 andere Rohre mit separaten Ausgängen: 25% Wahrscheinlichkeit für jedes Molekül/Ausgang Paar.
Soweit die Statistik.
Jetzt gibt es aber noch die Wahrscheinlichkeit für jedes Wassermolekül, und für jeses Atom in der Wand des Rohres in Kontakt zu kommen.
Die Wassermoleküle in Abzweig 1 werden nie mit irgendeinem Atom in der Wand von Abzweig 2 zusammenkommen, aber auch für die Moleküle in Abzweig 2 ist dieser Fall nur endlich wahrscheinlich.
Die beiden Wahrscheinlichkeiten interferieren miteinander. Je größer die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Molekül in Abzweig 2 befindet, umso größer die Wahrscheinlichkeit, dass es mit der Wand in Kontakt kommt.
(Dieses Beispiel sieht nur auf den ersten Blick so aus als hätte es einen Bezug zur "Welcher Weg" Frage im Doppelspaltexperiment. Die Ähnlichkeit ist mehr oder weniger zufällig und nicht bewusst gewählt.)

ra-raisch schrieb: Bei höherer Temperatur tritt die "normale" Verteilung entsprechend der Wahrscheinlichkeit links und rechts ein, allein die Interferenz bleibt aus. Das hat mit "wahrscheinlich" oder "unwahrscheinlich" nicht die Bohne zu tun. Nach Deiner Meinung müßten ja die beiden Hauptmaxima verstärkt hervortreten....wovon uns absolut nichts erzählt wurde, und was eine Veränderung der Wahrscheinlichkeiten mithin der Welle an sich erfordern würde. Wieso sollte die Welle schärfer werden?

Die beiden Hauptmaxima treten insofern verstärkt hervor, als sich prozentual mehr (2x50%) Aufschläge in diesem Bereich zeigen. Mir ist nichts davon bekannt, dass sich im Interferenzmuster die Summe der Aufschläge vergrößert oder verkleinert Und es wäre ein echtes Phänomen, wenn es weniger als 100% wären.
Die Welle wird schärfer, weill mehr Wahrscheinlichkeiten bis zum Ausschluss verringert werden, also nicht mehr in der Welle enthalten sind.
Wenn du in einem Diagramm zehn Messwerte einträgst und eine Linie durch die Punkte ziehst, wirst du selten eine Gerade erhalten. Bei zwei Messwerten wirst du jedoch immer eine Gerade erhalten.

Nochmal: Je mehr Partikel auf ihren Weg zum Schirm wechselwirken können, umso weniger Partikel (Möglichkeiten) sind in der Wellenfunktion vorhanden die vom Ursprung bis zum Auftreffen gilt. Für einige der wechselwirkenden Partikel mögen modifizierte Wellenfunktionen gelten, aber diese können nicht mehr mit der unmodifizierten interferieren.

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Doppelspaltexperiment 21 Jul 2018 11:16 #37737

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Es gibt im Prinzip nur zwei Möglichkeiten:
Entweder das Photon interferiert mit sich selbst (dann muss es aus mehreren Einzelkomponenten bestehen).
Oder ein Photon interferiert mit anderen Photonen (dann kann das bedeuten, dass wenn man Teile zur Messung herauslöst, es eben keine genügende Anzahl zur Erzeugung einer Interferenz gibt). Die Wahrscheinlichkeit = Wellenfunktion, besagt ja nur wo ein Maximum/Minimum am Schirm auftreten wird.

PS:
Hat man eigentlich (wenn es sich um Elektronen gehandelt hat) bei den Doppelspaltversuchen die Geschwindigkeit der Elektronen variiert? Und wenn, hat sich etwas am Ergebnis verändert?

MfG
WL01

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MfG
WL01

Doppelspaltexperiment 21 Jul 2018 12:25 #37744

DeltaTee schrieb:

ra-raisch schrieb: Ein Photon wird wohl kaum jemand mehrmals benützen.

Das wollte ich nur nochmal unterstreichen.
Das bedeutet nämlich, dass nicht ein Photon mit sich selbst interferiert. Es bedeutet vielmehr, dass die Wellenfunktion, die ja für jedes einzelne Photon (mit identischen Eigenschaften) gleich ist, mit sich selbst interferiert.

Nein, das bedeutet es nicht. Es ist jedes einzelone Photon, das mit sich selbst interferiert. Eine nachträgliche Interferenz mit einem anderen späteren Photon ist nicht möglich. Wenn das möglich wäre, könnte man die Spalten abwechselnd abdecken und es müßte immer noch das Interferenzmuster erscheinen. Die abstrakte (theoretische) Wellenfunktion, die für alle diese Photonen kongruent ist, kann sicherlich nicht mit sich selbst interferieren, allenfalls in der Theorie ....

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Doppelspaltexperiment 21 Jul 2018 12:37 #37746

wl01 schrieb: Hat man eigentlich (wenn es sich um Elektronen gehandelt hat) bei den Doppelspaltversuchen die Geschwindigkeit der Elektronen variiert? Und wenn, hat sich etwas am Ergebnis verändert?

Die Realisierung des Doppelspaltexperiments mit Elektronen war eine große Herausforderung, denn wegen der kurzen Wellenlänge der „Elektronenwellen“ musste der Doppelspalt sehr schmal sein und vor allem kohärent ausgeleuchtet werden.
Die zu erwartenden Interferenzstreifen sind außerdem sehr schmal, so dass sie vergrößert werden mussten.

physikunterricht-online.de/jahrgang-12/das-joensson-experiment/

Hier kann man sehen, dass das Muster (anderer Versuch) je größer ist, je geringer die Energie=Geschwindigkeit (interaktiver Schieberegler)
www.leifiphysik.de/quantenphysik/quanten...kt-elektron/versuche

bei diesem Schülerversuch werden 100 eV benützt (runterscrollen bis zu 3) den Elektronen)
www.leifiphysik.de/quantenphysik/quanten...onen-zum-doppelspalt

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Doppelspaltexperiment 21 Jul 2018 20:23 #37799

ra-raisch schrieb: Nein, das bedeutet es nicht. Es ist jedes einzelone Photon, das mit sich selbst interferiert. Eine nachträgliche Interferenz mit einem anderen späteren Photon ist nicht möglich. Wenn das möglich wäre, könnte man die Spalten abwechselnd abdecken und es müßte immer noch das Interferenzmuster erscheinen. Die abstrakte (theoretische) Wellenfunktion, die für alle diese Photonen kongruent ist, kann sicherlich nicht mit sich selbst interferieren, allenfalls in der Theorie ....

Ein Spalt = eine Welle
Eine Welle die mit sich selbst interferiert wäre ein Novum.
Ebeso eine Wellenfunktion der es egal ist, ob und welcher Spalt abgedeckt ist und die trotzdem immer identisch ist.
Nebenbei, ein Partikel kann nicht zur Welle werden, allenfalls in der Theorie...
Und niemand hat je ein Photon gesehen ;)
Was ist also so schlimm an etwas abstraktem (theoretischem), dass es keine realen Effekte haben kann?
Wir beschreiben etwas mit den Mitteln, die wir zur Verfügung haben. Ob wir Rot nun als Farbe oder als Wellenlänge definieren kümmert das Rot so überhaupt nicht. Ihm ist es auch egal wenn wir es als Lila oder als Flüssigkeit bezeichnen. Es tut was es auch ohne uns tun würde: Rot sein.

Eine Frage noch:
Was wenn man die Anzahl der Spalte ehöht, bis, sagen wir, keine Spaltwand mehr vorhanden ist?

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Doppelspaltexperiment 21 Jul 2018 20:30 #37800

DeltaTee schrieb: Eine Frage noch:
Was wenn man die Anzahl der Spalte ehöht, bis, sagen wir, keine Spaltwand mehr vorhanden ist?

Drei Spalten ergeben dreifache Interferenz, kann man zeichnerisch konstruieren.
Wenn keine Zwischenwand mehr da ist, ist es die unveränderte Kugelwelle, kann man auch aus vielen Teilwellen konstruieren, wenn man will.

DeltaTee schrieb: Ein Spalt = eine Welle
Eine Welle die mit sich selbst interferiert wäre ein Novum.

Es ging um die beiden Teilwellen, die durch die beiden Spalten gehen, habe ich salopp als eine Welle bezeichnet, was es ja auch ist, es ist nur ein einziges Photon, das durch die beiden Teilwellen gebildet wird, die miteinander interferieren.

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Doppelspaltexperiment 21 Jul 2018 23:01 #37807

ra-raisch schrieb: Drei Spalten ergeben dreifache Interferenz, kann man zeichnerisch konstruieren.
Wenn keine Zwischenwand mehr da ist, ist es die unveränderte Kugelwelle, kann man auch aus vielen Teilwellen konstruieren, wenn man will.

Kann man.
Aber wenn bei zwei Spalten das Teilchen beide Wege, bzw, bei drei Spalten alle drei Wege nimmt, muss es doch bei unendlich vielen Spalten (keine Spaltwand) unendlich viele Wege nehmen und unendlichfache Interferenz geben. Das tut mein Laserpointer nicht, nicht mal meine Taschenlampe, also stimmt da was nicht.
Auch habe ich mal gehört, dass sich Lichtstrahlen geradlinig ausbreiten und dass sie gebündelt werden können...

ra-raisch schrieb: Wenn das möglich wäre, könnte man die Spalten abwechselnd abdecken und es müßte immer noch das Interferenzmuster erscheinen.

ra-raisch schrieb: Es ging um die beiden Teilwellen, die durch die beiden Spalten gehen, habe ich salopp als eine Welle bezeichnet, was es ja auch ist, es ist nur ein einziges Photon, das durch die beiden Teilwellen gebildet wird, die miteinander interferieren.

Wenn du also beim zweiten Photon einen Spalt abdeckst und beim dritten den anderen, erhältst du zwei Teilwellen einer kongruenten Welle. Wie machst du das?
Nach meinem Verständnis sieht die Wellenfunktion für den Einzelspalt doch etwas anders aus und die für den linken wiederum anders als für den rechten.
Nach deiner Argumentation müsste sich Interferenz auch beim Einzelspalt zeigen, weil man die Welle, die dann den Spalt zum Zentrum hätte, ja aus Teilwellen konstruieren könnte.

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