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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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  #31  
Alt 26.10.22, 13:20
Benutzerbild von Geku
Geku Geku ist gerade online
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Zitat:
Zitat von SuperpositionSimon Beitrag anzeigen
Da stellt sich mir die Frage: Selbst wenn man misst durch welchen Spalt das Teilchen fliegt, dann müsste sich ja eigentlich trotzdem ein Beugungsmuster bilden und keine zwei Streifen... ?
Da würde ich mit der Frage noch weiter ausholen.

Wie misst man die Geschwindigkeit und den Impuls eines Teilchens ohne großer Wechselwirkung?

Ist die Polaristion oder ein halbdurchlässiger Spiegel ein Messinstrument oder selektiert er die Teilchen nur nach einer Eigenschaft?

Welchen Einfluß hat der Spalt auf die Polarisation des Teilchens?
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It seems that perfection is attained not when there is nothing more to add, but when there is nothing more to remove — Antoine de Saint Exupéry

Ge?ndert von Geku (30.10.22 um 22:12 Uhr)
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  #32  
Alt 30.10.22, 19:15
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Zitat:
Zitat von Geku Beitrag anzeigen
Ich würde für den Aufbau einen dünnen Draht spannen und von links und rechts Rasierklingen heran rücken. Draht und Rasierklingen haben eine sauber Kante, mit Papier wird's nichts.
Informationen zur Durchführung des Doppelspaltexperimentes:
https://youtu.be/hxw6aT6_sRw bei 23:15 (min:sec)
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Ge?ndert von Geku (30.10.22 um 22:27 Uhr)
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  #33  
Alt 15.11.22, 06:45
SuperpositionSimon SuperpositionSimon ist offline
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Zitat:
Informationen zur Durchführung des Doppelspaltexperimentes:
Danke für das Teilen, wenn ich das richtig sehe ist das mit den Rasierklingen aber dann auch nur ein Einfachspalt und kein Doppelspalt, oder?

Ich würde jetzt gerne nochmal den Zusammenhang Superposition und Interferenzmuster diskutieren.

Zitat:
Hmm, ist das wirklich so?
Ich sehe den Zusammenhang zwischen Superposition und Interferenzmuster momentan zumindest nicht.
Darauf habe ich geantwortet:
Zitat:
Den Zusammenhang zwischen Superposition und Interferenzmuster sehe ich wie folgt (aber korrigiert mich gerne, wenn meine Annahmen falsch sind):

Wenn die Teilchen einzeln durch den Doppelspalt fliegen, könnte sich, sofern man die Teilchen als Teilchen betrachtet kein Interferenzmuster bilden, sondern nur zwei Streifen.
Betrachtet man das Teilchen nicht als Teilchen, sondern als Welle kann sich ein Interferenzmuster bilden.
Die (schwer vorstellbare) Voraussetzung dafür ist aber, dass das Teilchen alle möglichen Wege gleichzeitig geht und sich somit wie eine Welle ausbreitet und daher das Interferenzmuster bildet. Das nennt man doch Superposition, oder? Und ohne Superposition gäbe es kein Interferenzmuster, sondern nur zwei Streifen.
Daher ist meine Schlussfolgerung, dass das Interferenzmuster die Superposition, wenn auch indirekt (@Tom da stimme ich Dir zu) sichtbar macht.

Hier noch ein knapp 4min langes Video dazu, worauf diese Annahmen beruhen: https://www.youtube.com/watch?v=TiXfAs0Wf_E

Angenommen, es würde sich im Doppelspaltversuch auch ohne Beobachtung kein Interferenzmuster zeigen, sondern zwei Streifen. Gegen welche pysikalischen Gesetze würde das Teilchen dann verstoßen ?
Mich würde interessieren, ob:
a) dem hier geschilderten Zusammenhang von Interferenzmuster und Superposition zustimmen könnt

b) Meine Beschreibung der Superposition, neben der bereits erwähnten mathematischen und physikalsichen Beschreibung ebenfalls korrekt ist.
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  #34  
Alt 15.11.22, 09:51
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Zitat:
Zitat von SuperpositionSimon Beitrag anzeigen
Mich würde interessieren, ob:
a) dem hier geschilderten Zusammenhang von Interferenzmuster und Superposition zustimmen könnt

b) Meine Beschreibung der Superposition, neben der bereits erwähnten mathematischen und physikalsichen Beschreibung ebenfalls korrekt ist.
Interessant wäre das Verhalten einzelner Teilchen, egal ob Photon oder Elektron, am Einzelspalt. Mehrere Teilchen interferieren, aber wie verhält es sich mit einzelne Teilchen, die nacheinander den Einzelspalt passieren? Gibt es hier Experiemente?

https://www.studysmarter.de/schule/p...m-einzelspalt/

Auch der Einzelspalt hat zwei Komponenten, nämlich zwei Kanten. Bei der Beugung der Welle an den Kanten gehen neue Wellenfronten von diesen aus. Die beiden Wellenfronten an den Kanten haben zu jedem Punkt im dahinter liegenden Raum eine unterschiedlich Laufzeit, da die Entfernungen zu den Kanten unterschiedlich ist. Dadurch ist die Phasenlage unterschiedlich, es bilden sich Interferenzen mit unterschiedlicher Gesamtstärke am jeweiligen Ort. Interferenzmuster entstehen.

Nun zur Betrachtung einzelner Photonen bzw. Elektronen

Spricht man einzelnen Teilchen eine Wellennatur zu, dann kann jedes Teilchen, egal ob Photon oder Elektron, eine Wellenfront an beiden Kanten hervorrufen.

Daher müßte ein einzelnes Teilchen Interferenz entsprechend dem Absatz nach dem Link oben ausbilden.

Der Ort an dem (an welcher Kante) das Teilchen gebeugt wurde kann nicht bestimmt werden. Das ist die charakteristische Eigenschaft der Wellennatur.

Wenn man wüßte an welcher Kante das Teilchen gestoßen ist, dann ginge das Interferenzmuster verloren.
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Ge?ndert von Geku (15.11.22 um 11:32 Uhr)
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  #35  
Alt 15.11.22, 11:28
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Nachtrag

Ist der Abstand der beiden Kanten beim Einzelspalt, aber auch beim Doppelspalt, genügend groß (>Wellenlänge), dann gibt es zusätzlich auch eine Interferenz mit der ursprünglichen Wellenfront.

Es reicht sogar eine Kante zur Bildung von Interferenzmuster aus:

http://www.mikomma.de/optik/kreuzg/kante.htm

Eingebetten Link Spalt beachten!

Dieser Effekt ist bei optischen Geräten wie, (Elektronen)Mikroskop, Teleskop, Bildröhre ..., unerwünscht.
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Ge?ndert von Geku (15.11.22 um 11:39 Uhr)
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  #36  
Alt 15.11.22, 11:53
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Zitat:
Zitat von Geku Beitrag anzeigen
Interessant wäre das Verhalten einzelner Teilchen, egal ob Photon oder Elektron, am Einzelspalt. Mehrere Teilchen interferieren, aber wie verhält es sich mit einzelne Teilchen, die nacheinander den Einzelspalt passieren?
Nach einzelnen Teilchen zu fragen macht hier meiner Meinung nach keinen Sinn.
Man beachte, es interferieren Wahrscheinlichkeitswellen. Um Effekte dieser wahrzunehmen, braucht es ein statistisches Ensemble einfallender Teilchen. Bei einem einzeln einfallenden Teilchen wirst du nur einen Punkt auf dem Schirm sehen (imho).
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  #37  
Alt 15.11.22, 13:23
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Danke für den Hinweis!

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Nach einzelnen Teilchen zu fragen macht hier meiner Meinung nach keinen Sinn.
Man beachte, es interferieren Wahrscheinlichkeitswellen.
Volle Zustimmung!

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Um Effekte dieser wahrzunehmen, braucht es ein statistisches Ensemble einfallender Teilchen. Bei einem einzeln einfallenden Teilchen wirst du nur einen Punkt auf dem Schirm sehen (imho).
Was versteht man genau unter "statistisches Ensemble einfallender Teilchen"?

Was ist hier statisisch verteilt? Der Impuls? Die zeitliche Abfolge? ...

Gerade bei einem Laserlicht haben alle Photonen die gleiche Energie.
Elektronen besitzen schon beim Austritt aus der Kathode eine unterschiedliche Austrittsgeschwindigkeit.

Kathodenrauschen https://de.m.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%BChkathode

https://www.forphys.de/Website/qm/exp/v02.html
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  #38  
Alt 16.11.22, 08:11
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Viele - nicht alle - Physiker gehen davon aus, dass die Quantenmechanik teilweise nur auf Ensembles anwendbar ist.

Dieser Auffassung zufolge bestimmt die Schrödingergleichung die Wellenfunktion deterministisch zu allen Zeiten, mit Ausnahme der Messung. Im Zuge der Messung liefert die Wellenfunktion keine Beschreibung des Messvorgangs sondern letztlich nur Wahrscheinlichkeiten für Messergebnisse an Einzelsystemen. Unter einem Ensemble versteht man dann identisch präparierte Einzelsysteme, an denen die jeweiligen Messungen vorgenommen werden.

Im Falle dass Doppelspaltes repräsentiert die Wellenfunktion das vollständige Wissen über das Ensemble identisch präparierter „Teilchen“ - Photonen, Elektronen. Dabei „haben“ die einzelnen Teilchen keinen festen Impuls, den man nur nicht kennt, es ist gewissermaßen sinnlos, diese Eigenschaft „Impuls“ auf Ebene der einzelnen Teilchen zu suchen. Alles was wir haben ist eben die Wellenfunktion, und diese liefert rein mathematisch (im Falle von Laserlicht) eine (sehr scharfe) Impulsverteilung für ein Ensemble.

Aber wie gesagt, es ist nicht so, dass jedes einzelne Photon einen exakt scharfen Impuls hätte. Das quantenmechanische Ensemble verhält sich anders als ein klassisches, die Wellenfunktion ist ein anderes mathematisches Werkzeug als eine entsprechende Funktion für ein klassisches Ensemble.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ensemble_interpretation
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
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  #39  
Alt 16.11.22, 09:24
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Viele - nicht alle - Physiker gehen davon aus, dass die Quantenmechanik teilweise nur auf Ensembles anwendbar ist.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ensemble_interpretation
Danke für den Link!

Ein einzelnes Teilchen bildet noch kein Muster. Es kann irgendwo auf dem Schirm auftreffen. Erst ein Ensemble von Teilchen offenbart die Gesetzmässigkeit.

Auch beim Galtonbrett kann mit einer Kugel keine Aussage getroffen werden wo jede einzelne Kugel landet. Erst ein Esemble von Kugeln offenbart die Verteilung. Siehe Animation im Link:

https://www.elektroniktutor.de/fachm...ik/galton.html

Je mehr Teilchen im Spiel, desto stärker tritt die Welleneigenschaft in den Vordergrund und es tritt die Gesetzmässigkeit zu tage. Die Wellenfunktion hat keinen Einfluß auf das einzelne Teilchen, sondern auf das Esemble.

https://scienceblogs.de/hier-wohnen-...nd-realitat/4/

Der Begriff ESEMBLE spielt in der QM eine wichtige Rolle!
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Ge?ndert von Geku (16.11.22 um 09:39 Uhr)
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  #40  
Alt 16.11.22, 10:05
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TomS TomS ist offline
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Standard AW: Warum das Interferenzmuster im Doppelspaltversuch

Zitat:
Zitat von Geku Beitrag anzeigen
Ein einzelnes Teilchen bildet noch kein Muster. Es kann irgendwo auf dem Schirm auftreffen. Erst ein Ensemble von Teilchen offenbart die Gesetzmässigkeit.
Richtig.

Deswegen glauben Vertreter der Ensemble-Interpretation, dass die meisten Gesetze der Quantenmechanik letztlich nur auf Ebene eines Ensembles greifen. Die Bornsche Regel gilt ja auch nicht wirklich für eine einzelne Messung, denn sie besagt ja, dass für einzelne Messungen gewisse Wahrscheinlichkeiten gelten, was implizit voraussetzt, dass es eine gewisse Entsprechung zwischen diesen berechneten Wahrscheinlichkeiten und den tatsächlich beobachteten Häufigkeiten gibt.

Diese Interpretation ist in sich schlüssig, jedoch insofern unbefriedigend, als wir eben tatsächlich nur über Ensembles reden können.

Zitat:
Zitat von Geku Beitrag anzeigen
Auch beim Galtonbrett kann mit einer Kugel keine Aussage getroffen werden wo jede einzelne Kugel landet. Erst ein Esemble von Kugeln offenbart die Verteilung.
Es gibt einen essentiellen Unterschied. Beim Galtonbrett gilt gemäß der Newtonschen Mechanik für jede einzelne Kugel eine deterministische Bewegungsgleichung. Die Verwendung statistischer Methoden zur Beschreibung des Zufalls ist insbs. unserer Unkenntnis der exakten Anfangsbedingungen geschuldet. In der Quantenmechanik ist der Zufall auch bei exakter Kenntnis der Anfangsbedingungen unvermeidlich, also in gewisser Weise ein intrinsisches Element der Natur - nicht nur ein Artefakt unserer Unkenntnis.

Je mehr Teilchen im Spiel, desto stärker tritt die Welleneigenschaft in den Vordergrund und es tritt die Gesetzmässigkeit zu tage. Die Wellenfunktion hat keinen Einfluß auf das einzelne Teilchen, sondern auf das Esemble.
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