Interferenzmuster beim Doppelspaltexperiment

[Freddy]

Hallo zusammen,

ich habe eine Verständnisfrage zum Doppelspaltexperiment und würde mich freuen, wenn ihr mir weiterhelfen könnt.

Angenommen sei ein klassisches Doppelspaltexperiment und zwei Detekoren. D1 sei dazu da, das Loch zu bestimmen, das die Teilchen nehmen. D2 sei hinter dem Spalt, um das Interferenzmuster (vorhanden oder nicht) aufzuzeichnen.

Jetzt müsste ja D2 das Interferenzmuster zeigen, falls D1 ausgeschaltet ist. Das Interferenzmuster müsste verschwinden, sobald wir D1 aktivieren.

Weiter angenommen, wir führen das Experiment einmal durch. D1 sei aktiviert, die Messergebnisse, welches Teilchen welches Loch durchquert hat, werden aufgezeichnet. Das Aufzeichnungsergebnis sei ein Bild einer Sofortbildkamera, das automatisch in einen Briefumschlag fällt, der automatisch versiegelt wird. Außerdem sei D2 aktiv, dessen Ergebnis (Interferenz ja/nein) ebenfalls automatisch fotografiert und in einen zweiten Umschlag fällt, der sich versiegelt. Experiment beendet, wir haben zwei Umschläge. Einer mit dem Foto von D1 und einer mit dem Foto von D2. Es gab keine andere Möglichkeit, das Experiment zu beobachten, da es in einer Box durchgeführt wurde.

Jetzt die Frage: Wenn man den Umschlag mit dem Foto von D1 ungeöffnet verbrennt , und dann den Umschlag mit dem Foto von D2 öffnet - dann müsste doch auf dem Foto von D2 das Interferenzmuster zu sehen sein? Und wenn man erst D1 und dann D2 öffnet, dürfte kein Interferenzmuster zu sehen sein?

Meine Frage ist, ob das logisch stimmt. Falls ja, eine Zusatzfrage: Kann man das in einem realen Experiment genau so überprüfen, oder scheitert das an Welchselwirkungen mit der Umgebung?

Danke und Gruß, Freddy

[Hawkwind]

Du meinst, das Ergebnis dieses Experiments hängt davon ab, ob jemand einen Brief öffnet oder verbrennt????
Wenn dein Detektor D1 aktiv ist, bekommst du kein Interferenzmuster, da kannst du Briefe öffnen oder verbrennen wie du willst.

[JoAx]

Hi Freddy!


Meine Frage ist, ob das logisch stimmt.


Wenn du das mit den Fotos, Briefen und dem Verbrennen im übertragenen Sinne meintest, dann könnte das (imho) stimmen. Das "Verbrennen" entspräche einem Quantenradierer. "Verbrannt" muss dann aber, bevor das "Foto" vom D2 gemacht wurde.

Fals du das bitter-ernst meintest --> siehe die Antwort von Hawkwind.


Gruß, Johann

[Freddy]

Danke, "Quantenradierer" war das Stichwort, das ich gesucht habe.
Ich habe es blumig beschrieben, um es mir selbst besser vorstellen zu können.

Ich möchte meine Frage dann ein wenig abwandeln: Gibt es eine theoretische (und praktische) Möglichkeit, den Quantenradierer auf der zeitlichen Achse zu betrachten? Also: Muss der Quantenradierer zwingend die Information auslöschen, bevor das Teilchen auf den Detektor D2 trifft?

Meine Vorstellung war einfach, dass D2 seine Ergebnisse unbeobachtet aufzeichnet, und der Quantenradierer zeitlich nach erfolgter Aufzeichnung aktiv wird (also den D1 zerstört). Kann dann eine Interferenz bei D2 sichtbar sein?

[Philipp Wehrli]

Jetzt die Frage: Wenn man den Umschlag mit dem Foto von D1 ungeöffnet verbrennt , und dann den Umschlag mit dem Foto von D2 öffnet - dann müsste doch auf dem Foto von D2 das Interferenzmuster zu sehen sein? Und wenn man erst D1 und dann D2 öffnet, dürfte kein Interferenzmuster zu sehen sein?

Es spielt keine Rolle, ob du den Brief tatsächlich anschaust. Wenn du ihn theoretisch anschauen könnte, wenn es überhaupt irgndeine Spur gibt, die beweist, wo das Teilchen durch gegangen ist, dann verschwindet das Interferenzmuster.

Hier habe ich aufgeschrieben, wie so ein Quantenradierer aufgebaut ist:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Quantenradierer/quantenradierer.html

[MCD]

Es spielt keine Rolle, ob du den Brief tatsächlich anschaust. Wenn du ihn theoretisch anschauen könnte, wenn es überhaupt irgndeine Spur gibt, die beweist, wo das Teilchen durch gegangen ist, dann verschwindet das Interferenzmuster.

Hier habe ich aufgeschrieben, wie so ein Quantenradierer aufgebaut ist:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Quantenradierer/quantenradierer.html

Hallo Philipp Wehrli,

würde nun in die Versuchsapparatur, in Abbildung 2 auf deiner Seite(http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Quantenradierer/quantenradierer.html), ein zusätzl. Doppelspalt vor dem Detektor aufgestellt, wäre dann -trotz orthogonal aufeinander stehender Wellen- ein IF Muster zu beobachten (wirkt der Doppelspalt quasi wie ein linearer Polarisator)?

Gr.
MCD

[Philipp Wehrli]

Hallo Philipp Wehrli,

würde nun in die Versuchsapparatur, in Abbildung 2 auf deiner Seite(http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Quantenradierer/quantenradierer.html), ein zusätzl. Doppelspalt vor dem Detektor aufgestellt, wäre dann -trotz orthogonal aufeinander stehender Wellen- ein IF Muster zu beobachten (wirkt der Doppelspalt quasi wie ein linearer Polarisator)?

Gr.
MCD
Der rote (obere) Strahl kann nicht mehr mit dem unteren (blauen) interferieren, solange sie senkrecht zueinander polarisiert sind. Du kannst aber schon mit dem roten Strahl alleine mit einem Doppelspalt ein Interferenzmuster erzeugen. Ebenso mit dem blauen Strahl alleine. Diese zwei Interferenzmuster würden sich nicht auslöschen.

Also: Wenn du vor den Detektor einen weiteren Doppelspalt stellst, würdest du ein Interferenzmuster sehen. Das liegt aber nicht daran, dass der Doppelspalt wie ein Polarisator wirkt. Nach dem zweiten Doppelspalt hättest du immer noch zwei Sorten Photonen, die orthogonal zueinander polarisiert wären. Nach einem Polarisator hast du nur noch eine Sorte Photonen. Die anderen hättest du rausgefiltert. Bei einem idealen 'Doppelspalt', wie ich ihn in diesen Experimenten dargestellt habe, gehen keine Photonen verloren.

[MCD]

Der rote (obere) Strahl kann nicht mehr mit dem unteren (blauen) interferieren, solange sie senkrecht zueinander polarisiert sind. Du kannst aber schon mit dem roten Strahl alleine mit einem Doppelspalt ein Interferenzmuster erzeugen. Ebenso mit dem blauen Strahl alleine. Diese zwei Interferenzmuster würden sich nicht auslöschen.

Also: Wenn du vor den Detektor einen weiteren Doppelspalt stellst, würdest du ein Interferenzmuster sehen. Das liegt aber nicht daran, dass der Doppelspalt wie ein Polarisator wirkt. Nach dem zweiten Doppelspalt hättest du immer noch zwei Sorten Photonen, die orthogonal zueinander polarisiert wären. Nach einem Polarisator hast du nur noch eine Sorte Photonen. Die anderen hättest du rausgefiltert. Bei einem idealen 'Doppelspalt', wie ich ihn in diesen Experimenten dargestellt habe, gehen keine Photonen verloren.

Hallo Philipp Wehrli,

danke für die Erläuterungen.
So ganz verstehe ich das nicht, du schreibst auf deiner Seite:"Sie interferieren nur nicht miteinander, weil sie orthogonal aufeinander stehen."
Oben schreibst du nun aber, dass trotz orthogonal zueinander polarisierten Photonen, nach dem Doppelspalt ein IF-Muster zu sehen sei.:confused:

Das jeder Strahl einzeln ein IF-Muster erzeugen würde, ist schon klar, aber wenn der DS so ausgerichtet/positioniert wäre, dass er quasi im Brenn- oder Kreuzungspunkt beider Strahlen stünde, wäre dann ein IF-Muster zu sehen?

Viele Grüße
MCD

[Philipp Wehrli]

Hallo Philipp Wehrli,

danke für die Erläuterungen.
So ganz verstehe ich das nicht, du schreibst auf deiner Seite:"Sie interferieren nur nicht miteinander, weil sie orthogonal aufeinander stehen."
Oben schreibst du nun aber, dass trotz orthogonal zueinander polarisierten Photonen, nach dem Doppelspalt ein IF-Muster zu sehen sei.:confused:

1. Du teilst den Strahl in zwei mögliche Wege (rot und blau).
2. Du polarisierst den roten Strahl -45° und den blauen +45°
3. Du führst die zwei Strahlen zusammen (keine Interferenz).
4. Du stellst in den zusammengeführten Strahl einen Polarisationsfilter 0°. Jetzt gibt es wieder Interferenz. Denn vom roten und vom blauen Strahl hast du je eine Komponente herausgeschnitten, die in die gleiche Richtung (0°) polarisiert sind.

All das hat nichts mit Quantentheorie zu tun. Das kannst du auch mit klassischen Wellen machen.

[MCD]

1. Du teilst den Strahl in zwei mögliche Wege (rot und blau).
2. Du polarisierst den roten Strahl -45° und den blauen +45°
3. Du führst die zwei Strahlen zusammen (keine Interferenz).
4. Du stellst in den zusammengeführten Strahl einen Polarisationsfilter 0°. Jetzt gibt es wieder Interferenz. Denn vom roten und vom blauen Strahl hast du je eine Komponente herausgeschnitten, die in die gleiche Richtung (0°) polarisiert sind.

Das hatte ich verstanden.

Sry, aber meine Frage ist m.E. immer noch nicht geklärt (oder ich habe ein Brett vor dem Schädel:o), wenn ich punktgenau in den "zusammengeführten, orthogonal polarisierten Strahl" nun einen DS stelle (nicht einen 0°-Polarisationsfilter), ist dann am Detektor hinter dem DS ein IF-Muster zu sehen?

Viele Gr.
MCD

[JoAx]

wenn ich punktgenau in den "zusammengeführten, orthogonal polarisierten Strahl" nun einen DS stelle (nicht einen 0°-Polarisationsfilter), ist dann am Detektor hinter dem DS ein IF-Muster zu sehen?


Nein.

Gruß, Johann

[Philipp Wehrli]

Das hatte ich verstanden.

Sry, aber meine Frage ist m.E. immer noch nicht geklärt (oder ich habe ein Brett vor dem Schädel:o), wenn ich punktgenau in den "zusammengeführten, orthogonal polarisierten Strahl" nun einen DS stelle (nicht einen 0°-Polarisationsfilter), ist dann am Detektor hinter dem DS ein IF-Muster zu sehen?

Viele Gr.
MCD
Der Doppelspalt führt für jeden Strahl einzeln zu einem Interferenzmuster. Die beiden Muster überlagern sich so, dass sie sich verstärken. Ja, du siehst ein Interferenzmuster. Aber es ist nicht der obere Strahl, der mit dem unteren interferiert, sondern jeder Strahl interferiert mit sich selber.

[JoAx]

Nein.

Gruß, Johann

Ich muss mich berichtigen (hatte ein anderes "Bild" vor dem Kopf :)) und schliesse mich Philipp an.


Gruß, Johann