Würzburger Quantenphysik-Konzept

V21a Veranschaulichung von Grundfakten mit polarisiertem Licht

kohärente Zustände

 Atomlaser

Lehrtext/Inhalt    Glossar  Versuchsliste


  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).

© Horst Hübel, Würzburg 2015

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.

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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1) ideale Polarisatoren vorausgesetzt;    





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