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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Doppelspalt-Experiment mit Elektronen


enfant
02.11.11, 11:22
Hi Leute,

Ich bin an den derzeitigen Messverfahren interessiert.

Nolting sagt:
"Die Unterschiede in den Intensitäten für nacheinander geöffnete Einzelspalte und gleichzeitig geöffnetem Doppelspalt sind dieselben wie für die elektromagnetische Strahlung. Wenn es allerdings gelingt, die Bahn des Elektrons genau zu verfolgen, also festzustellen, durch welchen Spalt das Elektron fliegt, verschwindet unmittelbar der Interferenzeffekt."

Mich interessiert hierbei durch welches Messverfahren festgestellt wird durch welchen Spalt das Elektron geflogen ist. Beim googeln war ich leider nicht sehr erfolgreich und würde mich deshalb über eure Hilfe freuen.

Lg Enfant

JoAx
02.11.11, 11:40
Willkommen, enfant!


Mich interessiert hierbei durch welches Messverfahren festgestellt wird durch welchen Spalt das Elektron geflogen ist.


Das wäre z.B. eine Art Lichtschranke, wenn man das Einfachste nimmt.


Gruß, Johann

enfant
02.11.11, 11:55
Dachte ich auch erst, weil:

Feynman (Feynman Lectures III, Kap 1.6) beschreibt folgendes Gedankenexperiment um den Weg des Elektrons zu bestimmen: Hinter dem Doppelspalt liegt eine Lichtquelle. Die Elektronen wechselwirken mit den Photonen, man sieht einen Lichtblitz und kann so den Weg des Elektrons rekonstruieren.

Ist das nun nur ein Gedankenexperiment oder wird das wirklich so gemacht?

edit: Wird also der Weg durch Photonen abgegriffen oder durch irgendwas, das eine Änderung des E-Feldes misst?
edit edit: Mich interessiert speziell wie EXAKT in das System eingegriffen wird.

JoAx
02.11.11, 13:35
Hallo enfant!


edit: Wird also der Weg durch Photonen abgegriffen oder durch irgendwas, das eine Änderung des E-Feldes misst?
edit edit: Mich interessiert speziell wie EXAKT in das System eingegriffen wird.

Eine exakte Beschreibung eines Experimentes, die frei zugänglich ist, habe ich auf die Schnelle auch nicht gefunden. Ich glaube das hier:
http://ajp.aapt.org/resource/1/ajpias/v57/i2/p117_s1?isAuthorized=no
ist der erste Exp. mit Einzeln-Elektronen, der durchgeführt wurde. Da muss man aber zahlen, und ich weiss nicht, ob das Exp. da auch detailiert beschrieben ist.

Vlt. da ein anderer helfen.

Gruß, Johann

Philipp Wehrli
04.11.11, 08:14
Hi Leute,

Ich bin an den derzeitigen Messverfahren interessiert.

Nolting sagt:
"Die Unterschiede in den Intensitäten für nacheinander geöffnete Einzelspalte und gleichzeitig geöffnetem Doppelspalt sind dieselben wie für die elektromagnetische Strahlung. Wenn es allerdings gelingt, die Bahn des Elektrons genau zu verfolgen, also festzustellen, durch welchen Spalt das Elektron fliegt, verschwindet unmittelbar der Interferenzeffekt."

Mich interessiert hierbei durch welches Messverfahren festgestellt wird durch welchen Spalt das Elektron geflogen ist. Beim googeln war ich leider nicht sehr erfolgreich und würde mich deshalb über eure Hilfe freuen.

Lg Enfant


Das Doppelspaltexperiment wird in Wirklichkeit kaum je mit einem Doppelspalt durchgeführt. Gemeint ist damit vielmehr, dass zwei Wege möglich sind. Dies kann man auf verschiedene Arten erreichen. Beim Licht kann man z. B. einen halbdurchlässigen Spiegel in den Strahl stellen. Etwa so wie hier:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Quantenradierer/quantenradierer.html

Was genau für Elektronen ein Halbdurchlässiger Spiegel ist, weiss ich nicht. Vielleicht geht das mit einem Kristall. Man könnte aber auch den Elektronen-Strahl nach dem Spin aufspalten, etwa wie hier:

http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Spin_1_2_Teilchen_drehen/spin_1_2_teilchen_drehen.html

Beobachten könnte man das Elektron ganz normal, indem man es durch eine Blaserkammer schickt.

Es ist aber gar nicht nötig, dass ein Mensch das Elektron beobachtet. Die Interferenz verschwindet schon, wenn das Elektron auf seinem Weg eine Spur hinterlässt. Z. B. wenn das Elektron an einem Kristall reflektiert wird, aber im Kristall den Spin eines Atoms ändert, reicht dies bereits als Spur. Siehe hier:
http://homepage.hispeed.ch/philipp.wehrli/Physik/Quantentheorie/Beobachter/beobachter.html

Timm
04.11.11, 10:51
Mich interessiert hierbei durch welches Messverfahren festgestellt wird durch welchen Spalt das Elektron geflogen ist. Beim googeln war ich leider nicht sehr erfolgreich und würde mich deshalb über eure Hilfe freuen.

Wie das prinzipiell geht, zeigt ein von Zeilinger (s. Einsteins Schleier) ersonnenes Gedankenexperiment:

Eine Quelle, die nicht zu klein sein darf, sendet gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen Teilchen aus. Das rechte Teilchen geht durch den Doppelspalt, das linke wird in einem von 2 übereinander angeordneten Detektoren registriert. WennDu Dir das aufmalst ist alles klar. Der untere Detektor macht dann "klick", wenn das Teilchen durch den oberen Spalt gegangen ist und umgekehrt. Wenn die Quelle zu klein ist, funktioniert das wegen der dann zu großen Impulsunschärfe nicht.

Obwohl also das Spaltteilchen gar nicht gestört wird, die Information "welcher Spalt" aber vorhanden ist, entsteht kein Interferenzbild. Ein solches entsteht auch dann nicht, wenn man die Detektoren entfernt, weil die "welcher Spalt" Information existiert. Ob gemessen oder nicht spielt keine Rolle. Erst dann, wenn diese Information vernichtet ist, z.B. durch einen zweiten Doppelspalt anstatt der Detektoren, bleibt die Interferenz erhalten.

Gruß, Timm

amc
04.11.11, 11:27
Der untere Detektor macht dann "klick", wenn das Teilchen durch den oberen Spalt gegangen ist und umgekehrt.

Hallo Timm,

ich verstehe das in etwa so: Die Emisssionsrichtung der zwei Elektronen ist in der Art korreliert, so dass, wenn das eine Elektron nach links-unten emittiert wird, das andere Elektron nach rechts-oben fliegt, und wenn links-oben, dann auch zwangsläufig rechts-unten. Ist das richtig?

Genauer müsste man also dann sagen, der Detektor links unten oder oben macht nicht Klick, weil rechts irgendwas passiert (Spalt oben/unten), sondern nur weil links ein Elektron oben oder unten in den Detektor rauscht, woraus man aber die Information über den Weg des rechten Elektrons herauslesen kann. Nur um Missverständnissen vorzubeugen ...

Grüße, AMC

JoAx
04.11.11, 11:34
Hallo zusammen!


ich verstehe das in etwa so: Die Emisssionsrichtung der zwei Elektronen ist in der Art korreliert, so dass, wenn das eine Elektron nach links-unten emittiert wird, das andere Elektron nach rechts-oben fliegt, und wenn links-oben, dann auch zwangsläufig rechts-unten. Ist das richtig?


Ich denke - Ja. Impulserhaltung halt.


Genauer müsste man also dann sagen, der Detektor links unten oder oben macht nicht Klick, weil rechts irgendwas passiert (Spalt oben/unten), sondern nur weil links ein Elektron oben oder unten in den Detektor rauscht, woraus man aber die Information über den Weg des rechten Elektrons herauslesen kann.


Könnte man so sagen. Damit fangen die Schwierigkeiten aber auch erst an. :)


Gruß, Johann

Timm
04.11.11, 14:30
Hallo AMC,

Du siehst es richtig, wie Johann schon bestätigt hat. Die Teilchenquelle liegt im Schnittpunkt der Verbindungslinien unterer Detektor - oberer Spalt und oberer Detektor - unterer Spalt.

Gruß, Timm