Hallo,
wenn Licht durch einen Doppelspalt geschickt wird, spielt dann die Polarisation der Welle eine Rolle?
Mit anderen Worten: Was passiert, wenn die Polarisation senkrecht zum Spalt, was wenn sie parallel zum Spalt ist?
Ändert sich das Interferenzbild?
Danke
Tim
Hallo,
wenn Licht durch einen Doppelspalt geschickt wird, spielt dann
die Polarisation der Welle eine Rolle?Mit anderen Worten: Was passiert, wenn die Polarisation
senkrecht zum Spalt, was wenn sie parallel zum Spalt ist?Ändert sich das Interferenzbild?
Wenn es um das Interferenzbild hinter dem Doppelspalt geht: Nein, Polarisation spielt keine Rolle. Ein und derselbe Lichtstrahl ist Ausgangspunkt für mehrere Kugelwellen, die das Interferenzbild erzeugen.
Es sind also nicht verschiedene Strahlen eines Lichtbündels, sonder jeweils jeder einzelne Strahl des Bündels, der für den Effekt verantwortlich ist.
Danke
Tim
Hallo Tim,
soweit ich weiß, beeinflusst nur die Frequenz und die Phase der beiden interferrierenden Lichtquellen das Interferenzbild.
Polarisation bezeichnet die Ausrichrung des elektrischen und des magnetischen Feldes, weshalb sie dann von Bedeutung ist, wenn das Licht auf einen Dipol trifft. Je nach Ausrichtung des Dipols und der Polarisationsebene schwingt der Dipol mit oder nicht.
In der Blende mit dem Doppelspalt, die z.B. aus Kunststoff ist, gibt es keine Dipole, so dass zumindest hier die Polarisation keinen Effekt haben dürfte.
Wenn sich die Wellen auf dem Schirm treffen, wo sie sich zum Teil auslöschen und zum Teil verstärken, haben sie die gleiche Polarisation, weil sie von der selben Lichtquelle stammen.
Was jedoch passiert, wenn zwei Wellen mit unterschiedlicher Ausrichtung der Polarisationsebene aufeinander treffen (ob sie interferrieren oder nicht), weiß ich nicht. Das passende Experiment dazu wäre ein Doppelspaltexperiment mit je einem Polarisationsfilter vor den Spalten, wobei die Filter zueinander gedreht sind.
Groove
Wenn es um das Interferenzbild hinter dem Doppelspalt geht:
Nein, Polarisation spielt keine Rolle. Ein und derselbe
Lichtstrahl ist Ausgangspunkt für mehrere Kugelwellen, die das
Interferenzbild erzeugen.
Wie verhält es sich bei einem Laser?
Da ist aber doch jeder Lichtstrahl (also die Wellen) nur so linearpolarisiert, wie man das einstellt?
Was jedoch passiert, wenn zwei Wellen mit unterschiedlicher
Ausrichtung der Polarisationsebene aufeinander treffen (ob sie
interferrieren oder nicht), weiß ich nicht. Das passende
Experiment dazu wäre ein Doppelspaltexperiment mit je einem
Polarisationsfilter vor den Spalten, wobei die Filter
zueinander gedreht sind.
Danke Groove für die Idee.
Weiß jemand, wie das ausgeht?
Also nach meiner Meinung sucht man sich Punkte auf dem Schirm, schaut sich die Wellen an, die da an diesem Punkt ankommen, egal welcher Polarisation, solange sie in der Ebene des Punktes liegen, und schaut, ob das da dann ein Maximum oder Minimum ist.
Beeinflussen die Polarisationsfilter dann das Bild am Schirm?
Ich weiß nicht, ob da die Bedingungen für Kugelwellen, was Frank hier, http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/www/service.fpl?.., schreibt, auch noch bei Polarisationsfiltern gegeben sind?
Hallo!
Was jedoch passiert, wenn zwei Wellen mit unterschiedlicher
Ausrichtung der Polarisationsebene aufeinander treffen (ob sie
interferrieren oder nicht), weiß ich nicht. Das passende
Experiment dazu wäre ein Doppelspaltexperiment mit je einem
Polarisationsfilter vor den Spalten, wobei die Filter
zueinander gedreht sind.
Das Interferenzmuster hängt dann von dem Winkel zwischen den Polaristationsebenen ab: Bei 0° bzw. 180° (was letztendlich dasselbe ist), erhält man ein typisches Interfernzbild mit Maxima und Minima. Die Minima sind im Idealfall komplett dunkel (Intensität = 0). Bei 90° verschwindet das Interferenzbild völlig. Man sieht nur noch eine verschmierte Helligkeitsverteilung ähnlich einer gaußschen Glockenkurve. Wenn man es ganz genau nimmt, sieht man die Addition der Helligkeiten von zwei Einzelspalt-Beugungsmuster, aber das ist mit dem bloßen Auge wohl kaum zu erkennen.
Dieses Experiment ist einigermaßen berühmt, weil es ein gutes Modellexperiment ist, um zu demonstrieren, was „ununterscheidbar“ in der Quantenphysik bedeutet.
Es gibt nämlich noch einen Knalleffekt: Wenn man die beiden Spalte jeweils mit 90° gegeneinander verdrehte Polfilter ausstattet, sieht man auf dem Schirm - wie gesagt - keine Interferenz. Wenn man jedoch zwischen Doppelspalt und Schirm ein drittes Polfilter (45°) einbringt, werden die Maxima und Minima der Interferenz am Schirm wieder sichtbar. In diesem Fall hat man nachträglich die Information zunichte gemacht, ob ein Photon senkrecht oder waagrecht polarisiert war. Man weiß also im Nachhinein nicht mehr, welchen der beiden Spalte es genommen hat. Folglich ist es so zu behandeln, als wäre es durch beide Spalte gegangen - und dann tritt Interferenz auf.
Einen ausführlichen Artikel gibt es hier: http://www.spektrum.de/artikel/874881
Michael
Hallo Michael,
danke für den Link. Sehr interessant.
Groove
Beim Laserlicht können auch unterschiedliche Strahlen des Lichtbündels miteinander interferieren, wenn diese kohärent sind und dieselbe Polarisation haben. -> Das Interferenzmuster wird dadurch noch intensiver.
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Einen ausführlichen Artikel gibt es hier:
http://www.spektrum.de/artikel/874881
Ich hab in dem Artikel gelesen, genauer auf Seite 7 oben, dass man die Interferenz mit der einer Linse vor dem Detektor wieder herstellen kann.
Es steht aber auch drin, dass man den quantenmechanischen Zustand nur stören muss, um die Interferenz kaputt zu machen, aber das Photon, dass die Störung verursacht nicht auch noch detektieren braucht, weil die Information, welchen Weg das Teilchen (aus dem Doppelspalt, nich das Detektor-Photon) genommen hat, im Prinzip ja vorhanden ist.
Jetzt veranschaulicht das dritte Bild aber, dass durch die Linse das Interferenzbild wieder hergestellt wird, obwohl man die Teilchen, die druch den Spalt fließen mit Photonen beschießt, wieder hergestellt.
Woher wissen denn die Teilchen aus dem Doppelspalt, dass die Photonen, mit denen sie stoßen, von mir nicht so interpretiert werden können, dass ich weiß, durch welchen Spalt sie geflogen sind.
Ich meine, die Sache mit den Polfiltern ist klar. Da müssen die Teilchen aus dem Doppelspalt ja selber durch.
Aber da in diesem Beispiel stoßen sie ein wie das andere mal mit Photonen, und ich kann dann schauen, was ich mit den Photonen mach. Was ich mit denen mache, können doch die Teilchen aus dem Doppelspalt nicht „wissen“ um dann entsprechend drauf zu reagieren.
Kann es sein, und das denke ich, dass das mit dem Licht zwar falsch ist, dass es einmal ohne Linse keine Interferenz gibt, aber mit Linse wohl, dass das nur verdeutlichen soll, wie ein Quantenradierer funktioniert, aber das eigentlich falsch ist?
Hallo!
Woher wissen denn die Teilchen aus dem Doppelspalt, dass die
Photonen, mit denen sie stoßen, von mir nicht so interpretiert
werden können, dass ich weiß, durch welchen Spalt sie geflogen
sind.
Komisch, nicht wahr?
Kann es sein, und das denke ich, dass das mit dem Licht zwar
falsch ist, dass es einmal ohne Linse keine Interferenz gibt,
aber mit Linse wohl, dass das nur verdeutlichen soll, wie ein
Quantenradierer funktioniert, aber das eigentlich falsch ist?
Nein, das hat schon alles seine Richtigkeit. Ich kann Dir aber nicht erklären, warum das so ist. Vermutlich kann das niemand. Das ist nunmal eine der Merkwürdigkeiten der Quantenmechanik, mit der man leben muss. Ein Physiker hat mal zu mir im Studium gesagt: „Vermutlich war es für die Neandertaler kein Evolutionsvorteil, den Welle-Teilchen-Dualsimus verstehen zu können.“ (Auch wenn wir wahrscheinlich nicht vom Neandertaler abstammen, ist klar, was er gemeint hat: Wir sind einfach nicht dazu geschaffen, alles zu verstehen.)
Michael
MOD: Zitat auf relevanten Teil gekürzt.
Hallo!
Nein, das hat schon alles seine Richtigkeit. Ich kann Dir aber
nicht erklären, warum das so ist. Vermutlich kann das niemand.
Das ist nunmal eine der Merkwürdigkeiten der Quantenmechanik,
mit der man leben muss. Ein Physiker hat mal zu mir im Studium
gesagt: „Vermutlich war es für die Neandertaler kein
Evolutionsvorteil, den Welle-Teilchen-Dualsimus verstehen zu
können.“ (Auch wenn wir wahrscheinlich nicht vom Neandertaler
abstammen, ist klar, was er gemeint hat: Wir sind einfach
nicht dazu geschaffen, alles zu verstehen.)
Quantenmechanik? Schreiben die nicht auch, dass man das alles auch klassisch erklären kann?
Vielleicht hilft die klassische Erklärung die Quantenmechanik besser zu verinnerlichen. In beiden Fällen hat man es Wellen und Vektoren zu tun.
Das Betragsquadrat von Mischzuständen führt also in der Optik, dort ist es die Intensität, und in der Quantenmechanik, dort ist es die "Aufenthalts"wahrscheinlichkeit in einem Zustand, zu interessanten Effekten.
Hallo!
Quantenmechanik? Schreiben die nicht auch, dass man das alles
auch klassisch erklären kann?
Die Geschichte mit den Polfiltern kann man tatsächlich klassisch noch erklären. Das mit den Teilchen am Doppelspalt mit Beleuchtung und Beobachtung nicht mehr.
Michael