Wo bleibt die Energie? (bei destruktiver Interferenz)

jeanb · Anmeldungsdatum: 17.01.2005 Beiträge: 6

[Titel erweitert, dermarkus]

Hallo!

Es hat sich in meinem Physik LK die Frage aufgetan, wo die Energie paralellenen Lichtes bleibt bei einer totalen Auslöschung? Hat jemand eine Ahnung? Es gibt keine Maximas und keine Minimas. Nur eine komplette Auslöschung.

Bin für jeden Gedanken dankbar

Mit freundlichen Grüßen Jean Brunke

ps: Ich habe die Suchfunktion benutzt, es gab simultane Probleme jedoch ohne Lösung.

Gast

da werden wohl irgendwelche anderen Teilchen materialisieren grübelnd

Nikolas

Was meinst du mir 'parallelem Licht'? Beschreib mal kurz den Versuch, bei dem du sowas beobachten kannst.

// Ein Maximum, zwei Minima {Mein Lehrer ist mir deswegen schon mal auf den Fuss getreten Big Laugh

}

Icewind · Anmeldungsdatum: 16.01.2005 Beiträge: 121 Wohnort: Oberbayern

ja beschreib den versuch mal bitte. was meinst du mit totaler auslöschung?

EXcimer · Anmeldungsdatum: 03.12.2004 Beiträge: 38

Erinnert mich ganz stark an "destruktive Interferenz" von LordNaikon.
Da hatten wir das doch schonmal diskutiert...

jeanb · Anmeldungsdatum: 17.01.2005 Beiträge: 6

Hi!

Danke für die Antworten, aber wie bereits erwähnt habe ich diverse Suchaktionen gestarten und unter anderem auch "Destruktive Interferenz" gefunden. Dort wird genau mein Problem beschrieben, wenn auch mit nicht funktionierenen Versuchsaufbau, jedoch finde ich dort KEINE endgültige Lösung.

So wie Lord Naikon möchte ich wissen wo die Energie von zwei sich permanent komplett auslöschenden Laserstrahlen verbleibt? Auf diese Frage erhält auch Lord Naikon keine Antwort.

Bitte um weitere Anregungen

Lord Naikon "Destruktive Interferenz"
http://www.physikerboard.de/ltopic,1201,0,asc,30.html

mfg Jean

jeanb · Anmeldungsdatum: 17.01.2005 Beiträge: 6

ist die Frage so schwer oder meine Erläuterung missverständlich?

Naemi · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2004 Beiträge: 497 Wohnort: Bonn

Die Frage hatte wir auch einmal kurz in der Vorlesung. Der Prof meinte, die Energie würde zur Quelle zurückkehren (wir hatte Akustikwellen in einem geschlossenem Rohr) und dann dort wieder zur Verfügung stehen. Wie das jetzt aber beim Laser funktioniert, weiss ich auch nicht genau.

devzero · Anmeldungsdatum: 04.08.2004 Beiträge: 68

Konstruktive und destruktive Intereferenz wechseln sich immer ab. Wo es zur Ausloesung kommt, ist tatsaechlich keine Energie mehr gespeichert, aber dafuer gibt es auch immer anderstwo Stellen, wo sich die Lichtwellen konstruktiv ueberlagren. Es ist zu beachten, dass die Energie proportional zur Amplitude zum Quadrat ist, also wenn man zwei Lichtstrahlen mit gleicher Amplitude bzw. Intensitaet konstruktiv ueberlagert, dann ist die Amplitude in der Summe zweimal, die Intensitaet jedoch viermal so hoch. Es wechselt sich also 4mal so hohe Intensitaet mit keiner Intensitaet ab, im Mittel ergibt sich doppelte Intensitaet - wegen der zwei Lichtstrahlen. Es ist also energiemaessig alles wieder OK.

mr. black

Ich glaube ihr wisst nicht was jeanb meint.

Hi jeanb! Ich hab mir die Frage auch sehr oft gestellt.

Wenn ichs mal anders formulieren darf:

Wo bleibt die Energie von 2 Lichtwellen, die sich auf der
Selben Geraden Ausbreiten und eine Phasenverschiebung von

haben.

Meiner Meinung nach ist die Erzeugung solcher Bedingungen nicht
möglich. Denn wenn ich den Impuls des Einen Photons Wissen würde
und den Ort des Anderen, dann hätte man die Information des Impulses
und des Ortes von Beiden gleichzeitig. Augenzwinkern

Und das ist nicht möglich.

Ob das stimmt was ich da erzähl? grübelnd

Grüße mr. black Wink

lordnaikon · Anmeldungsdatum: 10.01.2005 Beiträge: 42

schön , das ihr wieder .. meinen versuch angesprochen habt !

ich habe mich bis jetzt auch nicht mehr weiter damit beschäftig, da ich niemanden gefunden habe , der mir das genau erklären kann.

aus dem normalen wellenmodell kann ich mir das nicht erklären Big Laugh

jeanb · Anmeldungsdatum: 17.01.2005 Beiträge: 6

was aber wäre wenn ich die Information wisse würde? Die Energie kann ich nicht einfach zurück an den Laser geschickt werden? Das führe zu einer immensen Rückkopplung? Also meine Fragen ist immer noch wo bleibt die Energie? Dank an Mr. Black für die richtige Interpretation meiner Frage...

MfG Jean - Christian Lion-Brunke

Gast

Ich frage mich gerade, ob die Fragestellung überhaupt noch Sinn ergibt, also lösbar ist, wenn die Annahme der Unschärferelation widerspricht...

gruß,
Optimist

Nikolas

Warum soll die Annahme der Unschärferelation widersprechen?
Wenn du Photonen interferieren lassen willst, ist dir deren genauer Aufenthaltsort recht egal. Zwar kannst du ihn z.b. während eines Doppelspaltexperiments nie bestimmen (hat aber andere Gründe als die Unschärfe), aber das Ergebniss hängt nirgend davon ab, ob du weisst, wann ein Photon gerade wo wie schnell unterwegs ist.

EXcimer · Anmeldungsdatum: 03.12.2004 Beiträge: 38

Das Problem bei dieser Frage ist meiner Ansicht nach folgendes:
Wenn man einen Laserstrahl betrachtet, dann hat dieser die unangenehme
Eigenschaft, dass er rechtwinklig zu seiner Ausbreitungrrichtung unendlich breit ist.
D.h. dass die transversale Energiedichtefunktion eines Laserstrahls zwar gegen Null konvergiert, aber eben niemals Null wird.
Damit wird es unmöglich, zu sagen, man bringt zwei Laserstrahlen zur Interferenz, weil immer irgendwo noch "Reste" beider Strahlen sind, die nicht interferieren.

Zur Vervollständigung:
Als transversale ( rechtwinklig zur Ausbreitungrsichtung ) Grenze eines Lasertrahls wird der Radius definiert, wo die Energiedichte gegenüber der Energiedichte im Zentrum ( maximale ED ) auf

oder rd. 13,5% zurückgegangen ist.

jeanb · Anmeldungsdatum: 17.01.2005 Beiträge: 6

also im Klartext:

Das Probleme ist irrelevant, da sich zwei Laser niemals vollständig auslöschen?

Dann muss ich mich wohl mit dieser Lösung anfreunden?

oder hat jemand noch eine Idee?

mr. black

Die Zweite Idee, die zwar leider nicht von mir ist ( Sie ist von Max Born ):

Das mit den Wellen stimmt doch gar nicht wirklich.
Jeanb, was du meinst ist die klassische Wellentheorie.

In wirklichkeit sind die Wellen doch nur Warscheinlichkeitswellen.
d.h. Die Photonen sind in wirklichkeit keine Wellen. Sie verhalten sich
nur so. Daher ist der Energieerhaltungssatz nicht verletzt, denn die
Photonen löschen sich nicht aus.
Die Warscheinlichkeiten, dass die Photonen einen Gewissen Ort
oder sonst eine Eigenschaft haben löschen sich aus.

Wenn du mal von der Seite in einen Laser schaust dann wirst du
hellere und dunklere stellen sehen.

Augenzwinkern

lordnaikon · Anmeldungsdatum: 10.01.2005 Beiträge: 42

es geht ja auch hauptsächlich nicht darum , das er 100% völlig weg ist .. sodern das z.b. 89 % oder so gut wie man es halt schaft , weg sind.

wenn nun aber die laser strahlen sich destruktiv interverieren , sind sie dann noch messbar? ich denke nicht

mal ne grundsätzliche frage:

bedeutet ein "nicht messebar" auch das es "weg" ist.

die einzel wellen werde ja bei interferenz nicht beeinflusst... wenn sich 2 destruktiv überlagern gibt es die teilwellen ja noch .. sie sind aber nicht messbar ... fordert das , das sie "weg" sind?

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

tjo folks, das Problem greift um sich...
Ich hab mal darauf meine Physiklehrerin angesprochen, und sie bat um Bedenkzeit, weil sie es jetzt aus dem Stegreif auch nicht wusste, sie hat aber auch zu der Lösung tendiert, dass sich zwei Wellen niemals auf voller Länge auslöschen können, sondern eben nur auf einem bestimmten Abschnitt und die Energie wäre dann sozusagen woanders, aber sie meinte da steckt auch ein Fehler drin, mal sehen ob sie übers WE auf eine Lösung kam, ich werd euch da natürlich informieren^^

Lehrling · Anmeldungsdatum: 01.05.2004 Beiträge: 17

Hi

Ich selber kann leider nicht zur Lösung des Problems beitragen, jedoch habe ich mehrere Doktoren der Physik auf meiner Schule, die können sich ja mal darüber den Kopf zerbrechen Augenzwinkern

Werde dann, sofern diese mir eine Auskunft geben können, diese hier reinschreiben.

Gruß,
Lehrling

jeanb · Anmeldungsdatum: 17.01.2005 Beiträge: 6

haben deine Doktoren irgendwas gewusst?!

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

hmm meine Mathe lehrerin hat gemeint dass Frequenz = 0 nicht Energie = 0 bedeutet. D.h wir haben immer noch eine Welle und ein EM Feld drumherum nur ist die frequenz eben 0, sie wollte mir das anschaulich an einem simulationsprog zeigen, wir sind aber noch nicht dazu gekommen

Prof · Gast

Wenn zwei gegenphasige Fermionen (Materie und Antimaterie) zusammentreffen, entstehen Photonen. Wenn zwei gegenphasige Photonen aufeinandertreffen, entstehen bisher nicht bekannte "neutrale" Teilchen, die offenbar noch weniger wechselwirken als Neutrinos (Siehe auch die Erklärung des Energiedefizits, der zur Vorhersage von Neutrinos führte). Es wird also keine Energie vernichtet, sondern umgewandelt.

ENIAC · Anmeldungsdatum: 11.03.2005 Beiträge: 2

wenn ich die diskussion bis jetzt richtig verfolgt habe, auch im parallel-thread, und eure argumentationen richtig verstanden, dann... bilde ich mir ein, dass euer gedankenexperiment ein gedankenexperiment bleiben muss, ergo: nicht experimentell verwirklicht werden kann, weil der versuchsaufbau falsch ist! (no offense!)

2 lichtstrahlen, die sich (eindimensional) in derselben richtung ausbreiten, und meinetwegen die richtige phasenverschiebung von pi/2 haben, löschen sich deshalb nicht über die gesamte weglänge aus, weil 2 lichtstrahlen nie miteinander interferieren!
interferieren tut immer nur ein photon mit sich selbst, und interferieren tut -- wie schon irgendwo oben richtig bemerkt -- die wahrscheinlichkeitsverteilung des photons. wenn man sich die beiden lichtstrahlen als jeweils ein einziges photon vorstellt, quasi als "einteilchen-lichtstrahlen", kommt man besser zur lösung des problems, wie ich meine.
analog liegen die verhältnisse nämlich beim doppelspalt-experiment, speziell dann, wenn man sich auch das mit einem einzelnen photon vorstellt: das photon existiert in einer superposition der beiden zustände "spalt 1" und "spalt 2", durchläuft damit quasi beide spalte gleichermassen, und wird dahinter, auf einem schirm oder so, wieder als ein einzelnes, ungeteiltes photon registriert. die beiden zustände, genauer gesagt, die wahrscheinlichkeitsverteilungen beider zustände, interferieren auf dem schirm, und resultieren in einer wahrscheinlichkeitsverteilung, die der (makroskopischen) intensitätsverteilung entspricht. wird das "einteilchen-experiment" hinreichend oft wiederholt, resultiert die (makroskopische) intensitätsverteilung als summe über alle registrierten photonen aller "einteilchen-experimente". orte, an denen sich, wie man sagt, destruktive interferenz ereignet, sind schlicht orte, an denen die wahrscheinlichkeitsverteilung null ist, also niemals ein photon registriert wird. es interferieren niemals 2 verschiedene photonen, sondern nur die wahrscheinlichkeitsverteilung eines jeden einzelnen photons mit sich selbst! -- ansonsten müssten sich ja an einem ort destruktiver interferenz 2 photonen auslöschen, also energie (bzw. intensität, leistung pro fläche) vernichtet werden. was allerdings "vernichtet" wird ist die wahrscheinlichkeit, irgendein photon an dieser stelle zu registrieren.

so... ich glaube, damit habt ihr's. die beiden lichtstrahlen, die sich (eindimensional) in derselben richtung ausbreiten, mit einer phasenverschiebung von pi/2, interferieren nicht, weil es halt 2 strahlen sind! die intensität über die gesamte weglänge ergibt sich einfach aus der summe der jeweiligen einzelintensitäten am entsprechenden ort.
damit ist dann auch der energieerhaltungssatz gerettet, analog wie beim doppelspalt.

cu all! :-)

Nikolas

Hier interferieren aber keine zwei seperate Strahlen sondern Wegmöglichkeiten. Nimm ein Michelson oder Mach-Zehnder-Interferometer und du hast exakt die gleiche Fragestellung und dein Argument ist vom Tisch.

SheepTrick · Anmeldungsdatum: 07.03.2005 Beiträge: 99

mr. black

wo bleibt dann die Energie?

doppelmuffe · Anmeldungsdatum: 10.06.2004 Beiträge: 26

hi,

ich hätte da mal ne frage: wie sind denn die strahlen in dem experiment aus dem anderen thread polarisiert? geschockt

Nikolas

@ mr. Black:
Beim Mach-Zehner (ein halbdurchlässiger Spiegel in der Mitte) geht das Photon wieder zur Quelle, beim Michelson bin ich mir nicht ganz sicher.

lordnaikon · Anmeldungsdatum: 10.01.2005 Beiträge: 42

auf zufälligem wege, habe ich diese seite hier gefunden!

http://www.ap.univie.ac.at/users/fe/MERLIN_MPI/konzept.htm

nun wollt eich euch daran teil haben lassen und habe mich zurückgemeldet

lustigerweise, hat es genau mein gedanken experiment als beispiel. die seite zeigte mir auf, das ich einen fehler in meinen überlegungen hatte. dieser wurde aber von auch nicht erkannt (vieleicht habt ihr mich auch einfach nicht verstanden) Augenzwinkern

aber thx für eure bemühungen Big Laugh

gaste4l4o40 · Gast

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18001

Ist nach 15 Jahren nicht mehr sooo relevant, oder?

Physik-Lehrer · Gast

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3388

Hallo,

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18001

Ich komme heute Nachmittag dazu, was zu schreiben.

Erster Admiral · Anmeldungsdatum: 07.05.2021 Beiträge: 69

Wenn ich das richtig verstehe ist der Aufbau so gedacht, dass zwei Lichtquellen in einem Abstand von ungeradzahligen vielfachen der halben Wellenlänge voneinander entfernt stehen und dabei ebene Wellen ausstrahlen die eine parallele oder antiparallel Laufrichtung aufweisen.

Das Problem ist, dass ebene Wellen eine komplette Idealisierung sind, die in der Realität so nicht vorkommen:
"Denn einerseits kann keine ebene Welle von einem endlich ausgedehnten Sender abgestrahlt werden und andererseits ist die Energie einer ebenen Welle unendlich." https://de.wikipedia.org/wiki/Ebene_Welle

sobald man nicht mehr von einer idealen ebenen Welle ausgeht ist das Problem gelöst, denn dann ist die Interferenz nur auf der direkten Verbindungslinie zwischen den Lichtquellen komplett destruktiv. Die Wellen breiten sich außenrum kreisförmig aus wodurch es außerhalb der direkten Verbindungslinie auch immer punkte gibt auf denen sie sich konstruktiv überlagern müssen

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18001

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18001

@Physik-Lehrer - ist die Frage für stationäre Situationen damit beantwortet?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18001

Für die Interferenz zweier Wellenpakete würde ich mit dem Poyntingschen Satz argumentieren.

Dieser besagt für

dass die zeitliche Änderung der Energie innerhalb eines Volumens V gerade dem Energiefluss durch die Oberfläche des Volumens entspricht:

Für zwei zunächst isolierte, gut lokalisierte Wellenpakete A und B, die durch die Oberfläche eintreten, innerhalb des Volumens interferieren und anschließend wieder isoliert austreten, gilt das Superpositionsprinzip: die Form des austretenden Wellenpaketes A ist unabhängig davon, ob Wellenpaket B vorliegt oder nicht (und umgekehrt). Jedes Wellenpaket wird nicht vom jeweils anderen Wellenpaket beeinflusst. Damit transportiert Wellenpaket A immer die selbe Energie in das Volumen V hinein und hinaus, unabhängig vom jeweils anderen Wellenpaket und der Interferenz beider irgendwo innerhalb des Volumens.

Also „Energie von A hinein ohne Existenz von B“ = „Energie von A hinaus ohne Existenz von B“ = „Energie von A hinein mit Existenz von B“ = „Energie von A hinaus mit Existenz von B“.

Der Poyntingsche Satz formalisiert diese Aussage für beliebige Feldkonfigurationen und Volumina.

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3388

Hallo,