Die Versuche können mit billigen Polarisationsbrillen ¹⁾ oder mit simulierten Experimenten im Schülerver­such durchgeführt werden. Ein LCD-Bildschirm (BS) kann als polarisierende Lichtquelle (PO) die­nen.  Vgl. auch: Die quantenmechanische Messung mit polarisierten Photonen (Realexperiment mit Polfiltern). Ein Polarisator für Licht bzw. Photonen hat zwei Ausgänge: entweder tritt das Photon mit einer Polarisation aus, die der Orientierung des Polarisators entspricht, oder es wird vom Polarisator absorbiert.

Wenn mittels eines Polarisators an ein einzelnes hindurch getretenes Photon die Frage nach seiner Polarisation gestellt wird, erhält man immer ein eindeutiges Ergebnis: immer die Polarisation parallel zur Orientierung des Polarisators. Ob dies auch die Polarisation vor dem Durchtritt war, ist zu klären. Es handelt sich auf jeden Fall um die Polarisation nach dem Durchtritt.

© Horst Hübel, Würzburg 2015. Die Darstellung orientiert sich grob am Buch J.J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics.

Abb. 1 Der registrierte Durchtritt durch einen Polarisator PO (evtl. = Bildschirm BS) stellt eine Messung dar. Da­nach hat das passierende Photon die be-stimmte Eigen­schaft „polarisiert bzgl. der Richtung PO“. Woher weiß man das? Ein Analysator AN zeigt es. Siehe Abb. 2!	Abb. 2 Alle Photonen mit be-stimmter Polarisation bzgl. PO treten durch einen parallel ausgerichteten Analysator AN hindurch, keine durch einen dazu senkrechten. Die Photonen haben also be-stimmte Polari­sation bzgl. PO als Eigenschaft. Die Messung durch PO ist reproduzierbar.	Abb. 3 Bei schräggestelltem AN haben aus PO austreten­de Photonen vor AN un-be-stimmte Polarisation bzgl. AN, erkennbar daran, dass bei beliebiger Schrägstellung nicht alle Photonen AN passieren können. Einige Photonen treten objektiv zufällig durch AN mit objektiven Wahrscheinlichkeiten. "Objektiv" heißt dabei, dass auf keine Weise festgestellt werden kann, weshalb ein Elektron durchgetreten ist und ein anderes nicht. Von "subjektivem" Zufall würde man sprechen, wenn man den Grund prinzipiell feststellen könnte, aber es nicht getan hat.	Abb. 4 Der Durchtritt eines Photon durch den Analysator mit der Richtung AN stellt wieder eine Messung der Pola­risation dar. Nach dem Durchtritt besitzt das Photon mit Sicher­heit die Eigenschaft „polarisiert bzgl. AN“. Ein zu AN gleich gerichteter Polarisator T („Tester“) be­stätigt das, auch ein zu AN senkrecht orientierter.
Abb. 5 Aus einem Versuchsergebnis (Durchtritt eines Photons durch AN) lässt sich nicht auf eine Eigenschaft vor der Messung schließen: Bei fast allen Orientierungen von PO treten durch AN (und T) Photonen durch.	Abb. 6 Die Eigenschaften „polarisiert bzgl. PO“ und „po­larisiert bzgl. AN“ können nicht gleichzeitig be-stimmt sein. Sie sind komplementär zueinander.	Abb. 7 PO ⊥ T: Nach Durchtritt durch AN haben die Photonen die frühere Polarisation bzgl.PO „vergessen“. Sonst würden keine Photonen durch T hin­durch treten.	Abb. 8 erläutert dabei die Wirkung von AN in Abb. 7: „Quantenradierer“, der frühere Informationen(PO) aus­löscht (PO ⊥ T).

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Man kann mit Methoden²⁾ der Quantenelektrodynamik³⁾ nachweisen, dass sich einzelne Photonen weitgehend genauso verhalten wie klassische elektromagnetische Wellen. Wesentlicher Unterschied ist, dass bei klassischen elektromagnetischen Wellen das statistische Verhalten der Photonen nicht auffällt.

E	Bereits bei diesem einfachen Experiment sind einige Grundfakten der Quantenphysik erkennbar. (Sie werden allerdings durch diese Experimente nicht bewiesen.)

Zusammenfassung: 1. Licht besteht aus einzelnen Photonen, Photonenzwillingen oder anderen Zuständen des elektromagnetischen Feldes. 2. (Einzelne) Photonen haben stets folgende Eigenschaften: Teilchenzahl 1, elektrische Ladung q = 0, Masse m0 = 0 und Spinkomponente h oder -h (bzgl. einer Bezugsrichtung). Bei Photonenzwillingen ist die Teilchenzahl stets 2. 3. Eine ideale Messung einer "klassisch denkbaren Eigenschaft" liefert stets ein eindeutiges, be-stimmtes Ergebnis. 4. Durch eine Messung wird der Zustand eines Quantenobjekts in der Regel verändert: Aus einer un-bestimmten Eigenschaft wird eine be-stimmte. 5. Messungen be-stimmter Eigenschaften an Quantenteilchen sind reproduzierbar. 6. Eine Quantenobjekt kann nicht alle "klassisch denkbaren Eigenschaften" gleichzeitig haben. Eine Eigenschaft, die ein Quantenobjekt in einem gegebenen Zustand besitzt, heißt be-stimmt (mit einem be-stimmten Wert). Manche andere Eigenschaft dagegen ist in dem gegebenen Zustand un-bestimmt6). 7. Wiederholte Messungen un-bestimmter Eigenschaften liefern statistisch streuende Messwerte. Es handelt sich um objektiven Zufall. Sie werden beschrieben durch objektive Wahrscheinlichkeiten. 8. Es gibt Paare von Eigenschaften, die nicht gleichzeitig be-stimmt sein können. Eine Eigenschaft kann dann be-stimmt sein, während die andere un-bestimmt ist. Solche Eigenschaften heißen komplementär.

¹⁾ ideale Polarisatoren vorausgesetzt;    

²⁾ Das "freie" Photon der Quantenelektrodynamik

³⁾ Horst Hübel, Photon experiments for schools in the light of quantum electrodynamics

⁴⁾ V21b Veranschaulichung von Grundfakten der QM mit dem Elektronenspin

          G47c Einige Grundfakten von Quantenobjekten

⁵⁾ Um das einzusehen, braucht man nicht auf halbklassische Modelle wie das "Heisenberg-Mikroskop" zurückgreifen. Mit diesem Modell wird manchmal die Komplementarität von Ort und Impuls/Geschwindigkeit eines Elektrons (bzw. die Heisenberg'sche Un-bestimmtheits-Relation) durch mechanische Stöße bei der Beleuchtung mit Photonen plausibel gemacht.

⁶⁾ Ein alternativer Zugang zu Un-bestimmtheit und Be-stimmtheit liegt dem Konzept des Welle-Teilchen-Dualismus zugrunde. Leider hat dieser historisch zu vielen Interpretations-Missverständnissen geführt, vor allem in schulischen und populärwissenschaftlichen Texten.