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Gustav123
Gast
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 Gustav123 Verfasst am: 26. Feb 2012 10:08 Titel: Doppelspalt 2 |
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Meine Frage:
Ich habe gerade eben eine Seite gefunden, auf der stand, dass der Doppelspaltversuch mit Licht (Photonen) kein Vakuum benötigt.
Das stand genau:
"Die Grundlagen der Quantenphysik können mit verschiedenen Quantenobjekten gezeigt werden, z. B. Photonen, Elektronen, Atome, Moleküle und Fullerene. Wir haben uns exemplarisch für Photonen entschieden. Photonen lassen sich leicht erzeugen, sie zeigen während des Experimentes keine Dekohärenz und sie sind mit Detektoren leicht nachweisbar. Experimente mit Licht benötigen kein Vakuum und können bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Photonen besitzen zudem eine große Bedeutung in der Quanteninformationsverarbeitung."
Warum entsteht bei Licht keine Dekohärenz? Sie wechselwirkt doch mit Materie.
Meine Ideen:
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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Gustav123
Gast
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| Gustav123 Verfasst am: 27. Feb 2012 07:20 Titel: |
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Du schreibst: "Aber die Photonen im Doppelspaltversuch müssen doch nicht zwangsläufig mit Gasmolekülen stoßen."
Aber bei der Dichte der Luft ist es doch unvermeidlich, dass ein Photon nicht zwangsläufig mit einem Molekül der Luft zusammenstößt?
Was ich nicht verstehe ist, dass das Doppelspaltexperiment mit "normaler" Materie im Vakuum durchgeführt werden muss, während es mit Licht (Photonen) keines Vakuum bedarf. Denn Photonen wechselwirken doch mit Materie und das müsste zu Dekohärenz führen.
Bei der Dekohärenz passiert doch folgendes: z.B. ein Elektron wechselwirkt mit der Umgebung wodurch es die Umgebung irreversibel verändert.
Aber müsste die Wechselwirkung mit der Umgebung nicht auch umgekehrt das Elektron irreversibel verändern? |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 27. Feb 2012 20:56 Titel: |
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Wie sieht ein Atom aus? Betrachten wir ein Wasserstoffatom.
Grobe Abschätzung, wenn Proton so groß wie eine Erbse sein soll,
dann ist die Fläche um das Proton( wo sich das Elektron aufhält)
mit der Größe eines Fußballfeldes zu vergleichen.
Die Luftschicht ist doch durchsichtig, oder? Also finden relativ wenige Kollisionen mit Molekülen statt.
Klar wenn es neblig ist oder die Luftschicht sehr dick, dann kommen eher nur Lichtanteile mit größeren
Wellenlängen(Sonnenuntergang erscheint deswegen rötlich) durch. Die Dekohärenz findet statt. |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 27. Feb 2012 22:21 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wie sieht ein Atom aus? |
Keine Ahnung, wer hat eins gesehen?
| Zitat: | Betrachten wir ein Wasserstoffatom.
Grobe Abschätzung, wenn Proton so groß wie eine Erbse sein soll,
dann ist die Fläche um das Proton( wo sich das Elektron aufhält)
mit der Größe eines Fußballfeldes zu vergleichen. |
Die Fläche, wo sich das Elektron aufhält ist unendlich groß, mit geringer Aufenthaltswahrscheinlichkeit bei großen Radien.
| Zitat: | | Die Luftschicht ist doch durchsichtig, oder? Also finden relativ wenige Kollisionen mit Molekülen statt. |
Die EM-Wellen wechselwirken mit den Elektronenwolken der Moleküle / Atome. Aus der Durchsichtigkeit alleine kann man nicht auf die Wechselwirkungshäufigkeit mit den Teilchen Schließen. Glas beispielsweise ist auch durchsichtig hat aber einen Brechungsindex deutlich ungleich eins. Besseres Gegenbeispiel: Schallwellen. Die Luft ist für Schall durchsichtig, dennoch würde niemand behaupten, dass die Wechselwirkung mit der Luft zu vernachlässigen wäre, da der Schall sonst nicht ausbreitungsfähig wäre. Man hat einfach einen großen Anteil an Vorwärtsstreuung.
| Zitat: | Klar wenn es neblig ist oder die Luftschicht sehr dick, dann kommen eher nur Lichtanteile mit größeren
Wellenlängen(Sonnenuntergang erscheint deswegen rötlich) durch. Die Dekohärenz findet statt. |
Erstere Aussage ist korrekt. Auf Grund der Streuung sehen wir den Sonnenaufgang rötlich. Die zweite möchte ich nicht unterschreiben: Es gibt nicht Kohärent und Inkoheränt, sondern alle möglichen Zwischenstufen, bei der Sonne kann es dennoch so sein, dass das Licht nicht vollständig an Interferenzfähigkeit verliert, sodass ich es nicht als dekohärent bezeichnen würde.
Die Gleiche Diskussion besteht an anderer Stelle bereits. Es wäre vllt. geschickter dort anzuknüpfen als hier nahe 0 zu starten.
Ich gebe hier trotzdem mal meinen Senf dazu. Entscheidend für die Interferenzfähigkeit ist das Kohärenzvolumen. Dieses setzt sich zusammen aus der zeitlichen und der Räumlichen Kohärenz. Die Räumliche Kohärenz besagt, wie weit die Quellen auseinander liegen dürfen, um noch kohärentes Licht zu liefern (also gibt die nötige Spaltbreite an). Die zeitliche Kohärenz entspricht der Länge eines "Wellenzuges". Sie gibt somit die maximale Entfernung von der Quelle zum Detektor an. Es lässt sich zeigen, dass sich diese zu:
bestimmen lässt. Für einen Laser kann das einige Kilometer sein.
Wenn man als Wellenlänge  die Entsprechende Wellenlänge im Medium (abhängig vom Brechungsindex) betrachtet hat man so die Wechselwirkungen mit berücksichtigt.
Hier sieht man auch, dass die Kohärenzlänge für Licht deutlich größer ist als für Elektronen (die Wellenlängen sind ca. 100 mal kleiner). |
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Gustav123
Gast
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| Gustav123 Verfasst am: 28. Feb 2012 07:39 Titel: |
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Das heißt also im Klartext, dass ein Vakuum nicht zwingend notwendig ist, um Dekohärenzeffekte beim Doppelspaltversuch zu erzeugen? |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 28. Feb 2012 13:08 Titel: |
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| Gustav123 hat Folgendes geschrieben: | | Das heißt also im Klartext, dass ein Vakuum nicht zwingend notwendig ist, um Dekohärenzeffekte beim Doppelspaltversuch zu erzeugen? |
Nein, das heißt ausschließlich, dass auch im schlechten Vakuum Interferenzeffekte beobachtet werden können, wenn man die Kohärenzlänge berücksichtigt, die bei schlechtem Vakuum entsprechend kürzer wird. Der Grad der Kohärenz wird durch die vorhandene Matierie und ihre Wechselwirkung mit der Strahlung abgeschwächt - eben nicht plötzlich, sondern proportional zur durchlaufenen Strecke. |
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semoi
Anmeldungsdatum: 20.12.2011
Beiträge: 82
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| semoi Verfasst am: 28. Feb 2012 22:56 Titel: |
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Servus,
gerne will ich hier meinen alten Prof. zitieren, der in einem Seminar sagte: "Das viele Reden bringt uns nichts, nur die Messung bringt das Licht!" Deshalb schlage ich hier ein einfaches Experiment vor:
Kaufe Dir einen Laserpointer und reise Dir ein Haar aus. Falls Du jetzt das Haar in den Laserpointer hältst, dann siehst Du Interfernzstreifen (siehe auch Babinet'sches Theorem).
Gruß,
Semoi |
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