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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 04.10.07, 12:30
Jogi Jogi ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 02.05.2007
Beitr?ge: 1.880
Standard Erweiterter Doppelspaltversuch

Hallo zusammen!

Im Rahmen der Weiterentwicklung unseres Modells hab' ich selbst einige Versuche mit Laserlicht und verschiedenen Anordnungen von Doppel- und Einfachspalt durchgeführt.
Dabei stosse ich aber an technische Grenzen was die Beobachtbarkeit einzelner Details angeht.
Ich kann mir kein eigenes Labor leisten, aber vielleicht weiss jemand von euch, ob solche Versuche, wie ich sie im Folgenden beschreibe, schon mal unter Laborbedingungen gemacht wurden und was dabei herauskam.

Erster Versuch:

In den Schirm, auf dem das Interferenzmuster erscheint, machen wir zwischen zwei hellen Streifen, also da wo der Schirm dunkel bleibt, einen einfachen Spalt.
Dahinter stellen wir einen weiteren Detektionsschirm auf.
Dieser bleibt erwartungsgemäss dunkel.


Zweiter Versuch:

Wir schieben den Einfachspalt in einen hellen Streifen des IF-Musters (jedoch nicht in den mittleren!).
Wiederum erwartungsgemäss detektiere ich auf dem dahinter stehenden Schirm nur Streulicht.

Dritter Versuch:

Wir machen aus dem Einfachspalt einen weiteren Doppelspalt.
Stelle ich diesen Doppelspalt in einen hellen Streifen (nicht den mittleren!), gelingt mir auf dem zweiten Schirm kein IF-Muster mehr, wie man eigentlich nach Standardmodell erwarten könnte.
Stattdessen sehe ich da auch nur Streulicht.

Meine Frage hierzu:
Kann ich das IF-Muster nur deshalb nicht erkennen, weil mein Versuchsaufbau nicht präzise genug ist?
Ich arbeite ja nur mit primitivsten Mitteln (Laserpointer, Pappe).
Oder sagt auch das Standardmodell hier keine Interferenz mehr voraus, weil die Kohärenz des Lichtes bereits nach dem ersten Doppelspalt flöten geht?


Vorerst mal nur bis hierher, ich melde mich dann nochmal mit noch weiteren Beobachtungen, Fragen, Vermutungen.


Gruß Jogi
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  #2  
Alt 05.10.07, 21:08
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 08.07.2007
Beitr?ge: 3.798
Standard AW: Erweiterter Doppelspaltversuch

Hallo Jogi,
leider kann ich dir hier nicht weiter helfen.
Hätte aber ne frage zu deinem laser-Pointer. Was für einen nimmst du? Hast du informationen wie wichtig die Qualität ist? Die an der Uni nehmen ja etwas "wertvollere"?
Würde nun gerne auch das eine oder andere Experiment mal versuchen. Das Physikpraktikum an der Uni ist schon etwas her.

Gruß
EVB
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  #3  
Alt 05.10.07, 22:38
Jogi Jogi ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 02.05.2007
Beitr?ge: 1.880
Standard AW: Erweiterter Doppelspaltversuch

Hi EvB!

Na, wenigstens einer, der noch Interesse an bodenständigem hat.

Aber dir ging's ja auch nicht besser, also will ich nicht jammern.

Zu meinem Laser:
Das ist so 'n ganz billiges Ding aus 'm Schreibwarenhandel, ich glaube 0,5 Watt schwach.
Von der Qualität her sicher ganz unten einzustufen, aber das ist nicht mein Hauptproblem.
Ich würde mir einfach eine wesentlich höhere Leistung wünschen, dann könnte ich wahrscheinlich mehr erkennen.

Das zweite Problem ist die mangelnde Präzision meiner Spalten.
Ich hab' da mit viel Fingerspitzengefühl und scharfer Schere einen ganz schmalen Streifen (ca. 1mm) aus schwarzem Tonpapier geschnitten und dann möglichst mittig in einen Spalt, der nur wenig breiter ist, eingepasst.
Das ergibt dann einen Doppelspalt mit <2mm Abstand zwischen den Spalten.
Damit lässt sich schon was anfangen.

So, jetzt mal noch 'ne weitere, wie ich finde, interessante Beobachtung:

Stelle ich den zweiten Doppelspalt in den mittleren, hellen Streifen des IF-Musters, dann bekomme ich auch auf dem zweiten Schirm ein typisches IF-Muster zu sehen.
Zwar lichtschwächer und nicht so scharf abgegrenzt wie auf dem Ersten, aber doch deutlich erkennbar.

Das hat mich zu folgender Überlegung gebracht:

Das Licht in diesem mittleren Streifen wurde durch den Doppelspalt nicht beeinflusst.
Nicht abgelenkt und nicht in seiner Kohärenz gestört.
Zumindest teilweise.
Ich nehme an, dass Photonen, die nicht mit den Kanten der Spalten in WW getreten sind, auch nach dem Spalt keine WW in Form einer Interferenz erfahren.
Und deshalb können sie dies am zweiten Doppelspalt noch tun.
Für die Photonen, die schon nach dem ersten DS abgelenkt wurden, scheint dies nicht mehr zu funktionieren.
Daher nehme ich an, dass die Interferenz mit dem Zusammenbruch der Kohärenz einhergeht.
Oder der Zusammenbruch der Kohärenz am Spalt erst die IF danach ermöglicht.
Aber genau um dies zu überprüfen, bräuchte es Laborbedingungen.
Dann könnte man evtl. beobachten, ob das IF-Muster schon sofort direkt hinter dem DS entsteht, oder erst nach einer gewissen Strecke (so ca. 20 - 60 mm).
Hierbei würden mich auch noch weitere Details interessieren die ich aber, wie gesagt, mit meinen bescheidenen Mitteln nicht beobachten kann.

Hat jemand Zugang zu solchen Versuchsergebnissen, oder gar zu einem Labor?

Ich hab' auch noch weitere interessante Beobachtungen gemacht, vielleicht interessiert's noch jemanden?


Gruß Jogi
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  #4  
Alt 05.10.07, 22:59
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 08.07.2007
Beitr?ge: 3.798
Standard AW: Erweiterter Doppelspaltversuch

Hallo Jogi,
Ich denke deine Erklärung, für deine Beobachtungen stimmen soweit! Zumindest habe ich das gleiche gedacht. Wobei es mich schon gewundert hate, dass du ein solches IF auch am 2. Maximum erwartet hattest. Also nur Photonen die keine WW eingegangen sind, können am zweiten Spalt IF zeigen. Das bedeutet aber, wahrscheinlich kannst du, wenn du präzise genug wärst, zwei Orte im ersten Maximum erwarten, die eine IF zeigen (Schärfere IF). Ich denke Photonen die parallel zum ersten Spalt auf den einen zweiten Spalt treffen, zeigen eine schärfere IF, als die Photonen die genau in der Mitte auftreffen. Sie müssen eine minimale WW gezeigt haben, da du sonnst einen dünnen dunklen Streifen genau in der Mitte haben müsstest. Ich weis das da keiner ist! Aber das liegt an der IF. Ich denke da kommen welche durch, die völlig gerade ohne WW auf die hintere Platte treffen. Diese wären für eine zweite IF am besten geeignet.
Werde mal im Internet nachsehen. Hatte ich schon einmal und da waren Laserpointer dabei, die waren schon fast für eine chirurgischen Eingriff geeignet!
Gruß
EVB
PS:Hast du schon einmal nach IF-Filmen geschaut? Da sind echt schöne/interessante IF gezeigt! Und gute Ideen kann man sich da auch holen!
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  #5  
Alt 05.10.07, 23:36
Benutzerbild von rene
rene rene ist offline
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Registriert seit: 01.05.2007
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Standard AW: Erweiterter Doppelspaltversuch

Hi Jogi

Verstehe ich das richtig?

- die 2. Doppelspalten (DS) befinden sich auf einem gemeinsamen hellen Streifen
- befinden sich die 2. DS nicht auf dem mittleren hellsten Streifen, siehst du kein Interferenzmuster
- befinden sich die 2. DS auf dem mittleren hellsten Streifen, siehst du ein Interferenzmuster

Grüsse, rene
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Ge?ndert von rene (05.10.07 um 23:44 Uhr)
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  #6  
Alt 05.10.07, 23:57
Jogi Jogi ist offline
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Beitr?ge: 1.880
Standard AW: Erweiterter Doppelspaltversuch

Hi Eyk.

Zitat:
Zitat von Eyk van Bommel Beitrag anzeigen
Wobei es mich schon gewundert hate, dass du ein solches IF auch am 2. Maximum erwartet hattest.
Hatte ich nicht.
Ich wollte nur sicher gehen.
Zitat:
Also nur Photonen die keine WW eingegangen sind, können am zweiten Spalt IF zeigen. Das bedeutet aber, wahrscheinlich kannst du, wenn du präzise genug wärst, zwei Orte im ersten Maximum erwarten, die eine IF zeigen
Ja, aber nur in der Theorie.
In der Praxis sieht's nämlich so aus:
Der Laserstrahl braucht nicht mal beide Spalten zu treffen, um ein IF zu erzeugen.
Es genügt, wenn nur durch einen Spalt sichtbares Laserlicht fällt.
Und das ist das eigentlich erstaunliche, wenn man nichts von einem Führungsfeld weiß.
Und das ist auch der Grund, warum man den zweiten Doppelspalt beliebig irgendwo im ersten Maximum platzieren kann, und dennoch immer ein zweites IF-Muster erhält.
Immer gehen durch mindestens einen Spalt noch kohärente Photonen, und durch beide Spalten Teile des Führungsfeldes.

Zitat:
Ich denke Photonen die parallel zum ersten Spalt auf den einen zweiten Spalt treffen, zeigen eine schärfere IF, als die Photonen die genau in der Mitte auftreffen. Sie müssen eine minimale WW gezeigt haben, da du sonst einen dünnen dunklen Streifen genau in der Mitte haben müsstest.
Stimmt.
Aber wie gesagt wäre dieser dunkle Streifen so schmal, dass ich da den zweiten Doppelspalt gar nicht darin unterbrächte.

Zitat:
Ich denke da kommen welche durch, die völlig gerade ohne WW auf die hintere Platte treffen. Diese wären für eine zweite IF am besten geeignet.
Genau so sehe ich das auch.

Zitat:
Werde mal im Internet nachsehen. Hatte ich schon einmal und da waren Laserpointer dabei, die waren schon fast für eine chirurgischen Eingriff geeignet!
Du hältst mich auf dem Laufenden, okay?

Zitat:
PS:Hast du schon einmal nach IF-Filmen geschaut? Da sind echt schöne/interessante IF gezeigt! Und gute Ideen kann man sich da auch holen!
Mach ich, sobald mir die Ideen ausgehen.


Gruß Jogi
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  #7  
Alt 06.10.07, 00:01
Jogi Jogi ist offline
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Standard AW: Erweiterter Doppelspaltversuch

Hi rene.

Zitat:
Zitat von rene Beitrag anzeigen
Verstehe ich das richtig?

- die 2. Doppelspalten (DS) befinden sich auf einem gemeinsamen hellen Streifen
- befinden sich die 2. DS nicht auf dem mittleren hellsten Streifen, siehst du kein Interferenzmuster
- befinden sich die 2. DS auf dem mittleren hellsten Streifen, siehst du ein Interferenzmuster
Genau so ist es.

Interpretationen hierzu in meinem vorherigen Beitrag.

Kannst du da auch noch was beisteuern?


Gruß Jogi
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  #8  
Alt 06.10.07, 00:07
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rene rene ist offline
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Standard AW: Erweiterter Doppelspaltversuch

Hi Jogi

Dann liegt das an der zu geringen Intensität der Quelle, d.h. die Energie des 1. Interferenzterms reicht nicht aus um den 2. auf den hinteren Schirm zu projizieren. Mit einer stärkeren Laserquelle müsste dies möglich sein. Denn solange keine Welcher-Weg-Informationen vorliegen oder unkohärentes Licht verwendet wird (zuviel Streulicht ist auch nicht gut), bildet sich ein Interferenzterm heraus.

Nachtrag: Auch der mittlere hellste Streifen (nach dem 1. DS) ist im Interferenzterm enthalten mit der Wahrscheinlichkeit 50% links und 50% rechts. Gegen aussen hin verschieben sich die Verhältnisse.

Grüsse, rene
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Ge?ndert von rene (06.10.07 um 00:10 Uhr)
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  #9  
Alt 06.10.07, 00:28
Jogi Jogi ist offline
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Hi rene.

Zitat:
Zitat von rene Beitrag anzeigen
Dann liegt das an der zu geringen Intensität der Quelle, d.h. die Energie des 1. Interferenzterms reicht nicht aus um den 2. auf den hinteren Schirm zu projizieren.
Na ja, Streulicht kommt aber deutlich sichtbar an.
Ich hatte mir schon gedacht, dass da mein Material die entscheidende Rolle spielt.
Erstens ist es so wie du dagst, mein Laser ist einfach zu schwach.
Zweitens sind die Kanten an meinen Spalten doch sehr unregelmässig, schon allein dadurch entsteht eine chaotische Streuung.

Zitat:
Mit einer stärkeren Laserquelle müsste dies möglich sein. Denn solange keine Welcher-Weg-Informationen vorliegen oder unkohärentes Licht verwendet wird (zuviel Streulicht ist auch nicht gut), bildet sich ein Interferenzterm heraus.
Ich hatte ja die Vermutung, dass das Licht in den Maxima links und rechts von der Mitte seine Kohärenz zumindest teilweise eingebüsst hat, und die ausbleibende IF darauf zurückgeführt.
Es kann aber auch mit dem angenommenen Führungsfeld zusammenhängen, das nach meiner Vorstellung bei der ersten IF eine gewisse Streuung erfährt, und daher für eine zweite IF nicht mehr in der gleichen Dichte (und/oder Kohärenz zu den Photonen) zur Verfügung steht.

Zitat:
Auch der mittlere hellste Streifen (nach dem 1. DS) ist im Interferenzterm enthalten mit der Wahrscheinlichkeit 50% links und 50% rechts. Gegen aussen hin verschieben sich die Verhältnisse.
Das würde sich mit meinen Beobachtungen und Vermutungen decken.


Gruß Jogi
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  #10  
Alt 06.10.07, 00:48
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Hi Jogi

Zitat:
Na ja, Streulicht kommt aber deutlich sichtbar an.
Ja, aber dieses ist dann ohne Interferenzmuster. Die Energie reicht nicht aus, um aus A und B den Interferenzterm (A+B)² auszubilden.

Grüsse, rene
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