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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Unterschied Photon <-> Wasserwelle


Slash
16.09.12, 00:22
Hallo,

vor ein paar Tagen warf ich einen Stein in einen Tümpel und es breitete sich im ruhigen Wasser eine schöne Welle nach allen Seiten aus. Besser gesagt, es waren ein paar Wellenberge/-täler (vielleicht so 3...5 pro Stein).

Abgesehen, dass irgendwann ein Weißfisch begann zu schnappen, fragte ich mich folgendes:

Wenn ein Photon bspw. von einem entfernten Ort ausgesandt wird, dann ist es ja auch sozusagen ein Wellenpaket. Aber es kommt - wenn es hier auf der Erde ankommt - mit E = h*f an. Es ist also wie ein Teilchen.

Hat es sich jetzt wie ein Strahl bzw. Teilchen fortbewegt oder wie eine (Kugel-)Welle?

ODer hat sich ggf. nur seine Wahrscheinlichkeitsfunktion^2 wie eine Kugelwelle fortbewegt und wie es der Zufall wollte, ist diese hier auf meiner Netzhaut "kollabiert".

Was ist der Unterschied zu einem gerichteten Lichtstrahl - warum bewegen sich die Photonen in gerade Richtung? :confused:

Sorry, das sind ggf. blöde Frage. Wenn keine Antwort kommt, ist es auch ok. Ich kann mir das mit den Photonen schlecht vorstellen. Dass es aus E-Feld und M-Feld besteht und was die einschlägige Literatur sagt ist mir schon (halbwegs) bekannt, trotzdem fällt mir der Zugang irgendwie schwer.

Mir ist auch bekannt, dass ein "ideales" Photon mit einer Frequenz eigentlich unendlich lang sein müsste (richtig?) wg. Fourier (sonst würde ja die Wellen-Funktion abgeschnitten).

Ok... in jedem Fall viele Grüße
/Slash

Marco Polo
16.09.12, 09:50
Hallo,

vor ein paar Tagen warf ich einen Stein in einen Tümpel und es breitete sich im ruhigen Wasser eine schöne Welle nach allen Seiten aus. Besser gesagt, es waren ein paar Wellenberge/-täler (vielleicht so 3...5 pro Stein).

Abgesehen, dass irgendwann ein Weißfisch begann zu schnappen, fragte ich mich folgendes:

Wenn ein Photon bspw. von einem entfernten Ort ausgesandt wird, dann ist es ja auch sozusagen ein Wellenpaket. Aber es kommt - wenn es hier auf der Erde ankommt - mit E = h*f an. Es ist also wie ein Teilchen.

Hat es sich jetzt wie ein Strahl bzw. Teilchen fortbewegt oder wie eine (Kugel-)Welle?

ODer hat sich ggf. nur seine Wahrscheinlichkeitsfunktion^2 wie eine Kugelwelle fortbewegt und wie es der Zufall wollte, ist diese hier auf meiner Netzhaut "kollabiert".

Was ist der Unterschied zu einem gerichteten Lichtstrahl - warum bewegen sich die Photonen in gerade Richtung? :confused:

Sorry, das sind ggf. blöde Frage. Wenn keine Antwort kommt, ist es auch ok. Ich kann mir das mit den Photonen schlecht vorstellen. Dass es aus E-Feld und M-Feld besteht und was die einschlägige Literatur sagt ist mir schon (halbwegs) bekannt, trotzdem fällt mir der Zugang irgendwie schwer.

Mir ist auch bekannt, dass ein "ideales" Photon mit einer Frequenz eigentlich unendlich lang sein müsste (richtig?) wg. Fourier (sonst würde ja die Wellen-Funktion abgeschnitten).

Ok... in jedem Fall viele Grüße
/Slash

Hallo Slash,

vielleicht hilft dir folgender Blog von unserem ehemaligen Forenmitglied Joachim weiter und insbesondere der Link darin:

http://www.scilogs.de/wblogs/blog/quantenwelt/allgemein/2012-06-29/von-roy-j.-glauber-zu-schr-dingers-katze

hier noch der Link, von dem ich sprach:

http://www.quantenwelt.de/licht/photonen/

Sehr lehrreich, wie ich finde.


Gruss, MP

amc
16.09.12, 10:36
Moin,

Was ist der Unterschied zu einem gerichteten Lichtstrahl - warum bewegen sich die Photonen in gerade Richtung? :confused:

die erste Antwort hier ist wohl auch sehr brauchbar, so ähnlch habe ich das von Herrn Lesch auch schon mal gehört:

http://www.gutefrage.net/frage/wie-breitet-sich-jetzt-licht-aus--geradlinig-oder-wellenfoermig-

Ich denke, kurz gesagt, der geradlinige Weg ist der wahrscheinlichste.

Sorry, das sind ggf. blöde Frage.

Nö. Nicht die Spur.

Grüße, amc

Marco Polo
16.09.12, 10:55
Hi amc,

bei deinem Link habe ich folgenden Beitrag von einem gewissen "Hoppelhasi" gefunden:

in der newtonschen physik kann man licht zum einen als Teilchenstrahl und zum anderen als Welle interpretieren. Der Übergang zwischen beiden ist: Das Quadrat der Welle ist die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Teilchen. Das bedeutet, an einigen Stellen sind ganz viele Teilchen, an anderen gar keine. Das Putzige ist, dass die Aufenthaltswahrscheinlichkeit auch gilt, wenn sich nachweislich nur ein einziges Teilchen im System befindet. Das hat nichts mit Relativitätstheorie zu tun. Relativistisch bewegt sich Licht auf gekrümmten Bahnen, wenn es durch Gravitation (zum Beispiel schwarzes Loch) abgelenkt wirdAls Quantenphysik-Legatheniker stellt sich mir die Frage, warum diese Aufenthaltswahrscheinlichkeit auch für ein einziges Teilchen gilt. Wie der Autor schrieb: Echt putzig. :)

Grüsse, MP

amc
16.09.12, 11:19
Hi amc,

bei deinem Link habe ich folgenden Beitrag von einem gewissen "Hoppelhasi" gefunden:

Als Quantenphysik-Legatheniker stellt sich mir die Frage, warum diese Aufenthaltswahrscheinlichkeit auch für ein einziges Teilchen gilt. Wie der Autor schrieb: Echt putzig. :)

Grüsse, MP

Ja, echt putzig. :D

Grüße, amc

Marco Polo
16.09.12, 11:24
Ja, echt putzig. :D

Ist zwar nicht die Antwort, die ich mir erhofft hatte. Putzig aber allemal. :D

Slash
16.09.12, 11:54
Hallo Marco und amc,

vielen Dank für Eure Antworten und Links!

Hilft unwahrscheinlich! Schon wieder ein wenig mehr verstanden!

Viele Grüße!

Slash

Timm
16.09.12, 16:26
Hi Marc,


Als Quantenphysik-Legatheniker stellt sich mir die Frage, warum diese Aufenthaltswahrscheinlichkeit auch für ein einziges Teilchen gilt. Wie der Autor schrieb: Echt putzig. :)


Ich denke, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit gilt in dem Sinne für ein einzelnes Teilchen, in dem Du beim einmaligen Würfeln die Wahrscheinlichkeit 1/6 für eine beliebige Zahl hast.

Gruß, Timm

Marco Polo
16.09.12, 17:49
Ich denke, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit gilt in dem Sinne für ein einzelnes Teilchen, in dem Du beim einmaligen Würfeln die Wahrscheinlichkeit 1/6 für eine beliebige Zahl hast.

Natürlich haben wir beim Würfeln die von dir beschriebene Wahrscheinlichkeit von 1/6, Timm. Trotzdem weiss man nie, welche Zahl kommt.

Woraus ergibt sich diese Wahrscheinlichkeit? Durch einen einzigen Wurf? Eher doch durch eine Anzahl von Würfen. Statistik macht für mich nur dann Sinn, wenn ich eine hinreichende Menge von Würfen betrachte.

Wenn ich nur lange genug und oft genug würfele, kann ich exakte Vorhersagen bezüglich der Häufigkeiten der gewürfelten Zahlen machen. Jede Zahl kommt dann exakt genau so oft vor wie jede andere Zahl.

Ich verstehe das so, dass man viele Messungen durchführen muss, um eine statistische Aussage treffen zu können.

Letztendlich geht es doch auch um Eigenschaften von Messgrößen. Ein Ensemble von Teilchen und dessen Messung oder aber einzelne Teilchen oft genug vermessen sind imho Gegenstand der Quantenstatistik.

Erschwerend kommt noch hinzu, dass erst durch den Messprozess die Messergebnisse realisiert werden. Die sind nicht schon vorher vorhanden. Man muss also unterscheiden zwischen "Eigenschaft haben" und "Eigenschaft messen".

Man kann für ein einzelnes Photon beim Durchgang durch den Doppelspalt keine Messvorhersage treffen. Bei einem Ensemble schon.

Beim Würfeln geht alles deterministisch zu. Beim Doppelspaltexperiment nicht.

Das (meine Aussage) ist aber mit Vorsicht zu geniesssen. Hab nun mal nur rudimentäres Wissen bezüglich der Quanten. :o

Grüsse, MP

Timm
16.09.12, 18:58
Das sehe ich im Großen und Ganzen ebenso, Marc.
Deshalb erscheint mir die Ensemble-Interpretation, die wir vor einer Weile diskutiert haben, nach wie vor recht befriedigend.


Man kann für ein einzelnes Photon beim Durchgang durch den Doppelspalt keine Messvorhersage treffen. Bei einem Ensemble schon.

Wobei "keine Messvorhersage" für ein einzelnes Quantenobjekt generell (einschließlich Doppelspalt Experiment) gilt.

Gruß, Timm

amc
16.09.12, 22:21
Man kann für ein einzelnes Photon beim Durchgang durch den Doppelspalt keine Messvorhersage treffen. Bei einem Ensemble schon.

Beim Würfeln geht alles deterministisch zu. Beim Doppelspaltexperiment nicht.

Hi Marco, hi Timm,

ich kann den Reiz der Ensemble-Interpretation auch nachvollziehen. Soweit ich das gelesen habe, scheint die minimal Form dieser Interpretation erstmal sehr vernuenftig zu sein.

Allerdings scheint dabei nicht sehr offensichtlich, inwiefern diese Sicht zu neuen Erkenntnissen fuehren kann.

Eine schluessige und weitreichende Sicht im Sinne einer Ensemble-Interpretation geht nach meiner spontanen Einschaetzung nur mit der Annahme eines Determinismus (verborgene Variablen). Und den scheint es ja so erstmal nicht zu geben.

Ohne Determinismus ist diese Interpretation IMHO ziemlich "leer".

Lassen wir mal die Frage nach dem Determinismus aussen vor - warum sollte man nicht den Zustand eines einzelnen Quants voll beschreiben koennen? Der Vergleich mit den Wuerfeln mit dem Verweis auf den Determinismus reicht mir da nicht, bzw. warum das Argument in der Quantenwelt gilt, aber beim Wuerfel nicht, verstehe ich so erstmal nicht.

Angenommen, man kennt nicht die Anzahl der Seiten des Wuerfels (und nicht, wie die Zahlen verteilt sind), man weiss nur, es ist jeweils eine zahl zwischen eins und sechs auf jeder Seite, dann laesst sich fuer den einzelnen Wurf auch keine Wahrscheinlichkeit angeben.

Hat man nun aber eine entsprechend grosse Menge an Wuerfen gemacht, dann koennen wir nun anhand dieses Ensembles ziemlich genau einschaetzen, bzw. nahe 100% genau, wie viele Seiten der Wuerfel hat (und auch, wie die Zahlen verteilt sind), und koennen somit die Wahrscheinlichkeiten fuer den einzelnen Wurf angeben. Und hiermit beschreiben wir die physikalische / mathematische Situation eines Wurfes umfaenglich - und analog sehe ich die Situation in der Quantenwelt.


Gruesse, amc

P.S. Auf die Spitze getrieben laesst sich vielleicht auch argumentieren: Man kann niemals einzelne Vorgaenge im Universum beschreiben, man kann immer nur das Universum als ganzes beschreiben, wenn man den einzelnen Vorgang umfaenglich beschreiben will. Das ist sicher irgendwie richtig, aber loest irgendwie auch keine Probleme. Aber wer weiss, vielleicht geht die Ensemble-Interpretation ja zumindest etwas in die richtige Richtung.

Slash
17.09.12, 08:01
Wie kommt es eigentlich, dass das Photon nicht durch das "Material" (also dort wo nicht der Spalt ist) geht?

Ich vermute, dass hängt mit den Valenzelektronen (z.B. bei aufgedampftem Metall) zusammen (?) Aber wie interagiert das mit der Wahrscheinlichkeitsfunktion des Photons?

Wenn ein Photon in einem weit entfernt Stern entsteht bzw. abgesandt wird, steht dann seine Richtung schon fest (d.h. ob es auf die Erde trifft), oder "entscheidet" sich das erst nach dem Kollabieren seiner Wellenfunktion?

Hoffe, ich habe mich richtig aussgedrückt.

Viele Grüße

Slash

JoAx
17.09.12, 10:57
Hallo, zusammen!


Als Quantenphysik-Legatheniker stellt sich mir die Frage, warum diese Aufenthaltswahrscheinlichkeit auch für ein einziges Teilchen gilt.


Das ist ganz normaler Quantenwahnsinn, Marc. :D
Liegt nicht an dir, sondern eben an "Gespensterfelder", wie Einstein es mal nannte. ;)

Ein Mal Bohr:
http://www.marxists.org/reference/subject/philosophy/works/dk/bohr.htm
Und ein Mal Einstein:
http://www.marxists.org/reference/subject/philosophy/works/ge/einstein.htm


Gruß, Johann