17.01.2008, 18:11
Eig gibts ja auch einen Physikthread, aber egal. 
Licht besteht aus Photonen. Ich sag immer Energieteilchen.
Es gibt in dieser Sachen noch einiges zu klären.
Da gibt es den sog Doppelspaltversuch:
Vielleicht sind Sie von der Teilchen-Welle-Dualität fasziniert oder von der Heisenbergschen Unschärferelation, aber das was Sie hier erfahren werden wird das was Sie bisher erfahren haben in den Schatten stellen. Das Experiment fängt ganz einfach an. Man braucht erst einmal eine Lichtquelle, eine Trennwand mit zwei Löchern und einen Schirm. Auf der einen Seite steht unsere Lichtquelle und auf der anderen der Schirm. Dazwischen befindet sich die Trennwand. Wenn wir nun Licht durch die Trennwand hindurchschicken sehen wir am Schirm ein Interferenzmuster. Die Maxima liegen bei diesem Interferenzmuster nicht hinter den beiden Löchern, sondern es befindet sich ein Maximum zwischen den beiden Löchern, denn sonst wäre es kein Interferenzmuster. Rechts und links von diesem Maximum gibt es dunkle Flächen und wieder helle, die aber nicht so hell sind wie das Maximum in der Mitte. Danach folgen wieder zwei dunkle Flächen usw. Dieses Ergebnis verwundert uns nicht, denn es sind Wellen und da einige Wellen einen weiteren Weg von der Lichtquelle zum Schirm zurücklegen müssen als andere verstärken sich die Wellen an manchen Stellen und an anderen heben sie sich auf. Dort wo zwei Wellenkämme aufeinandertreffen verstärken sie sich und dort wo ein Wellenkamm und ein Wellental aufeinander stoßen heben sie sich auf. Wenn man ein Loch zuhält liegt das Maximum nur hinter dem offnen Loch. Nun ersetzen wir jedoch die Lichtquelle gegen eine Elektronenquelle und führen den Versuch noch einmal durch. Auch bei den Elektronen erhalten wir, wenn beide Löcher offen sind ein Interferenzmuster. Das beweist den Wellencharakter von Elektronen. Wichtig ist jedoch, dass weder Licht noch Elektronen beides zu gleich sein können, sondern sie können entweder Welle oder Teilchen sein. Jetzt wird es jedoch langsam interessant und zwar lassen wir nicht mehr einen Strom von Elektronen durch die Trennwand durch, sondern nur ein Elektron nach dem anderen. Wenn nur einen Elektron nach dem anderen die Apparatur durchläuft kann es sich nicht selbst behindern und da es nur durch das eine oder durch das andere Loch fliegen kann würden logischerweise hinter den beiden Löchern die beiden Maxima erscheinen und kein Interferenzmuster. Es erscheint jedoch trotzdem, wenn wir längere Zeit warten bis mehrere Elektronen die Apparatur durchlaufen haben, ein Interferenzmuster. Wir können ein Loch schließen und dann entsteht kein Interferenzmuster mehr. Das Elektron müsste also wissen ob beide Löcher offen sind oder nur eins. Wenn wir versuchen zu messen durch welches Loch das Elektron durchgeht entsteht am Ende wieder kein Interferenzmuster, sondern zwei Maxima hinter den beiden Löchern. Es ist also falsch zu sagen, dass das Elektron durch das eine oder das andere Loch durchgeht, denn man kann sagen, dass es durch beide gleichzeitig bzw. durch keines der beiden Löcher geht. Daraus folgt also das nichts real ist bis es ein Beobachter gesehen hat. Man kennt zwar keine direkte Wechselwirkung zwischen dem Elektron, dem Beobachter und der Apparatur, aber trotzdem muss es eine solche geben. Es gibt also viele Möglichkeiten für Elektronen und erst durch unsere Beobachtung muss sich das Elektron entscheiden einen der möglichen Wege zu gehen. Wenn es also durch eines der Löcher geht ist es klar, dass hinter den beiden Löcher die Maxima entstehen werden. Das bezeichnet man als Kollaps der Wellenfunktion und zwar hat jedes Teilchen eine sogenannte Wahrscheinlichkeitswelle. Das heißt man kann nie mit Sicherheit sagen wo sich ein Teilchen befindet, sondern nur sagen wo es am wahrscheinlichsten ist, dass es sich an jenem Ort befindet. Auch ein Mensch hat eine Wahrscheinlichkeitswelle und diese erstreckt sich z. B. über das ganze Universum wobei sie dort am stärksten ist wo Sie sich wirklich befinden. Es bleibt jedoch eine unendlich kleine Wahrscheinlichkeit dafür, dass Sie sich plötzlich auf dem Mars befinden, wobei sie so klein ist, dass Sie keine Angst zu haben brauchen. Wenn man nun durch Messungen herausfindet wo Sie sich befinden, kollabiert die Wellenfunktion, weil man dann mit Sicherheit sagen kann an welchen Ort Sie sich befinden. Daraus folgt, dass, so lange wir etwas beobachten, es real ist und sobald wir es nicht mehr beobachten es nicht mehr real ist. Dazu gibt es eine andere Veranschaulichung und zwar das Gedankenexperiment mit Schrödingers Katze. Man steckt eine Katze in eine Kiste in der sich eine radioaktive Probe und ein Fläschchen Gift befinden. Da der radiaktive Zerfall spontan geschieht eignet sich ein radioaktives Präparat sehr gut für diesen Versuch, da es um die Wahrscheinlichkeiten in der Quantenphysik geht. Die Kiste muss verschlossen sein. Wenn nun ein Atom dieses radioaktiven Präparates zerfällt wird das Fläschchen zerbrochen und die Katze stirbt. Solange man jedoch nicht nachguckt ist die Katze entweder lebendig und gleichzeitig tot oder weder lebendig noch tot. Sie ist jedoch nicht entweder lebendig oder tot.
Licht besteht aus Photonen. Ich sag immer Energieteilchen.
Es gibt in dieser Sachen noch einiges zu klären.
Da gibt es den sog Doppelspaltversuch:
Vielleicht sind Sie von der Teilchen-Welle-Dualität fasziniert oder von der Heisenbergschen Unschärferelation, aber das was Sie hier erfahren werden wird das was Sie bisher erfahren haben in den Schatten stellen. Das Experiment fängt ganz einfach an. Man braucht erst einmal eine Lichtquelle, eine Trennwand mit zwei Löchern und einen Schirm. Auf der einen Seite steht unsere Lichtquelle und auf der anderen der Schirm. Dazwischen befindet sich die Trennwand. Wenn wir nun Licht durch die Trennwand hindurchschicken sehen wir am Schirm ein Interferenzmuster. Die Maxima liegen bei diesem Interferenzmuster nicht hinter den beiden Löchern, sondern es befindet sich ein Maximum zwischen den beiden Löchern, denn sonst wäre es kein Interferenzmuster. Rechts und links von diesem Maximum gibt es dunkle Flächen und wieder helle, die aber nicht so hell sind wie das Maximum in der Mitte. Danach folgen wieder zwei dunkle Flächen usw. Dieses Ergebnis verwundert uns nicht, denn es sind Wellen und da einige Wellen einen weiteren Weg von der Lichtquelle zum Schirm zurücklegen müssen als andere verstärken sich die Wellen an manchen Stellen und an anderen heben sie sich auf. Dort wo zwei Wellenkämme aufeinandertreffen verstärken sie sich und dort wo ein Wellenkamm und ein Wellental aufeinander stoßen heben sie sich auf. Wenn man ein Loch zuhält liegt das Maximum nur hinter dem offnen Loch. Nun ersetzen wir jedoch die Lichtquelle gegen eine Elektronenquelle und führen den Versuch noch einmal durch. Auch bei den Elektronen erhalten wir, wenn beide Löcher offen sind ein Interferenzmuster. Das beweist den Wellencharakter von Elektronen. Wichtig ist jedoch, dass weder Licht noch Elektronen beides zu gleich sein können, sondern sie können entweder Welle oder Teilchen sein. Jetzt wird es jedoch langsam interessant und zwar lassen wir nicht mehr einen Strom von Elektronen durch die Trennwand durch, sondern nur ein Elektron nach dem anderen. Wenn nur einen Elektron nach dem anderen die Apparatur durchläuft kann es sich nicht selbst behindern und da es nur durch das eine oder durch das andere Loch fliegen kann würden logischerweise hinter den beiden Löchern die beiden Maxima erscheinen und kein Interferenzmuster. Es erscheint jedoch trotzdem, wenn wir längere Zeit warten bis mehrere Elektronen die Apparatur durchlaufen haben, ein Interferenzmuster. Wir können ein Loch schließen und dann entsteht kein Interferenzmuster mehr. Das Elektron müsste also wissen ob beide Löcher offen sind oder nur eins. Wenn wir versuchen zu messen durch welches Loch das Elektron durchgeht entsteht am Ende wieder kein Interferenzmuster, sondern zwei Maxima hinter den beiden Löchern. Es ist also falsch zu sagen, dass das Elektron durch das eine oder das andere Loch durchgeht, denn man kann sagen, dass es durch beide gleichzeitig bzw. durch keines der beiden Löcher geht. Daraus folgt also das nichts real ist bis es ein Beobachter gesehen hat. Man kennt zwar keine direkte Wechselwirkung zwischen dem Elektron, dem Beobachter und der Apparatur, aber trotzdem muss es eine solche geben. Es gibt also viele Möglichkeiten für Elektronen und erst durch unsere Beobachtung muss sich das Elektron entscheiden einen der möglichen Wege zu gehen. Wenn es also durch eines der Löcher geht ist es klar, dass hinter den beiden Löcher die Maxima entstehen werden. Das bezeichnet man als Kollaps der Wellenfunktion und zwar hat jedes Teilchen eine sogenannte Wahrscheinlichkeitswelle. Das heißt man kann nie mit Sicherheit sagen wo sich ein Teilchen befindet, sondern nur sagen wo es am wahrscheinlichsten ist, dass es sich an jenem Ort befindet. Auch ein Mensch hat eine Wahrscheinlichkeitswelle und diese erstreckt sich z. B. über das ganze Universum wobei sie dort am stärksten ist wo Sie sich wirklich befinden. Es bleibt jedoch eine unendlich kleine Wahrscheinlichkeit dafür, dass Sie sich plötzlich auf dem Mars befinden, wobei sie so klein ist, dass Sie keine Angst zu haben brauchen. Wenn man nun durch Messungen herausfindet wo Sie sich befinden, kollabiert die Wellenfunktion, weil man dann mit Sicherheit sagen kann an welchen Ort Sie sich befinden. Daraus folgt, dass, so lange wir etwas beobachten, es real ist und sobald wir es nicht mehr beobachten es nicht mehr real ist. Dazu gibt es eine andere Veranschaulichung und zwar das Gedankenexperiment mit Schrödingers Katze. Man steckt eine Katze in eine Kiste in der sich eine radioaktive Probe und ein Fläschchen Gift befinden. Da der radiaktive Zerfall spontan geschieht eignet sich ein radioaktives Präparat sehr gut für diesen Versuch, da es um die Wahrscheinlichkeiten in der Quantenphysik geht. Die Kiste muss verschlossen sein. Wenn nun ein Atom dieses radioaktiven Präparates zerfällt wird das Fläschchen zerbrochen und die Katze stirbt. Solange man jedoch nicht nachguckt ist die Katze entweder lebendig und gleichzeitig tot oder weder lebendig noch tot. Sie ist jedoch nicht entweder lebendig oder tot.