Fragen zum Doppelspaltexperiment

    Hallo,


    ich habe einige Fragen zum Doppelspaltexperiment, welche ich bis dato trotz ordentlicher Recherche laienhaft nicht auflösen konnte und für die ich mir von einem kundigen Aufhellung erhoffe.


    In einem Experiment welches einzeln Photonen durch einen Doppelspalt projeziert setze man in die Spalten einen Mess-Mechanismus, welcher feststellt, durch welchen Spalt das Photon ging.
    Mein Wissen durch bisherige Recherchen: Dies führt zum Zusammenbruch der Wellenfunktion und löst quasi ein gehäuftes Teilchen-Muster anstatt Inteferenzmuster am Detektorschirm hinter dem Spalt aus.
    Würde man den Spalt-Photonen-Detektor zwar eingesetzt lassen aber ihn nicht beobachten, wäre wieder ein Interferenzmuster sichtbar.


    1) Wie muss ich mir technisch diese Messapparatur am Spalt vorstellen. Was wird da genau in den Spalt eingebracht um eine Messung zu machen und wie?
    2) Wie muss ich mir (1) betrachtend dann technisch/physikalisch die Aussage "Messapparat zwar im Strahlengang, aber wird nicht beobachtet" vorstellen?
    3) Wenn ich diese Messung mache und sich dadurch am Detektorschirm die gehäufte Verteilung hinter dem Spalt bildet und nimmer das Interferenzmuster, was passiert, wenn ich statt des Detektorschirmes am Ort der häufigsten Verteilung wieder einen Doppelspalt setze und den ehemaligen Detektorschirm nun dahinter platziere? Also quasi einen doppelten Doppelspalt an dem am ersten gemessen wird.


    Ich hoffe, ich habe meine Fragen klar genug ausgedrückt.


    Gruß,
    Michael

    Hallo Michael,


    es ist bei mir wirklich schon lange her, dass ich mich damit beschäfitigt habe/musste. Instinktiv kommt mir die Heisenbergsche Unschärferelation in den Sinn. Je genauer du den Ort eines Teilchen bestimmts, proportional dazu steigt die Ungenauigkeit in der Impulsbestimmung. Je genauer du also versuchst zu messen, desto stärker beeinflusst du diese beiden Eigenschaften des Teilchens und bringst somit eine "Unschärfe" rein. Das hat nichts mit der Präzision der Messgeräte oder deren Beschränktheit zu tun, sondern ist einfach ein natürliche Verhalten.
    So meine Erinnerung.
    Indem du also durch den schmalen Spalt des Doppelspalts den Ort realtiv genau bestimmst, erhöhst du proportional die Ungenauigkeit, womit du das erwartete Interferenzmuster/Wahrscheinlichkeitsverteilung auf dem Schirm "zerstörst".


    Mein Ansatz/Versuch. Vielleicht wird er von einem Physiker zerlegt, aber ich habs versucht ;D


    Mit freundlichen Grüßen, Alex


    PS: Ich erinnere mich an ein tolles Experiment wobei ein Laserstrahl durch einen in seiner breite verstellbaren Einzelspalt "geschickt" wurde. Dann wurde die Breite des Spalts immer weiter reduziert, die örtliche Bestimmung der passierenden Teilchen wurde also immer weiter erhöht und das Interferenz-Bild auf sem Schirm dahinter wurde immer unschärfer/verwaschener/difuser bis es kaum mehr als Interferenzbild identifizierbar war = Heisenbergsche Unschärferealtion!

    Hi Alex,


    das ist mir bewusst, dass der Zusammenbruch der Wellenfunktion mit der Unschärferelation einher geht.
    Ich möchte jedoch verstehen, wieso ein Mess-Mechanismus dies einersreits macht und andererseits nicht. Also sekundäre Beobachtung dies triggert. Und vor allem, wie ich mir diese Messungen generell technisch vorstellen muss. z.B. Polarisations-Detektor oder weiß der Geier was? Wenn ja: Wie? Wo kann ich da was zu derlei Experimenten lesen?


    Gruß,
    Michael

    Hallo Michael,


    Meines Wissens handelt es sich dabei um ein reines Gedankenexperiment. Es ist nicht möglich so gezielt einzelne Photonen zu emittieren und es auch nicht möglich diese Photonen im Vorbeiflug zu detektieren, ohne sie auszulöschen oder so stark zu verändern, dass das Ergebnis des Experiments hinfällig werden würde.


    Hinter einem Doppelspalt bildet sich immer ein Interferenzmuster wenn beide Spalte vom Licht getroffen werden. Wenn Du gezielt Photonen nur auf einen der Spalte fallen lässt (sprich einen Lichtstrahl emittierst, der schmaler ist als der Spaltabstand), ist es so als würdest Du einen Spalt abblenden.


    Bis dann:
    Marcus

    16" f/4 Dobson, 6" f/5 Dobson, C8, 60/360 Apo, 70/700 PST-Mod "Sunlux"


    Zeige mir einen Dobson und ich zeige Dir eine Baustelle

    Hallo Michael,


    Experimente in denen man den Übergang zwischen Welle und Teilchen untersucht, nennt man auch "Wheeler's delayed choice experiment".
    Da du konkret nach der technischen Realisierung gefragt hast: Man kann zum Beispiel die beiden Arme eines Mach-Zehnder-Interferometers als die 2 Spalte nehmen. In die Arme werden dann Polarisatoren und Phasenschieber eingebracht und das Interferenzmuster gemessen.


    Leider sind die Artikel großteils auf Englisch: https://de.wikipedia.org/wiki/Mach-Zehnder-Interferometer , https://en.wikipedia.org/wiki/…delayed_choice_experiment


    Ich kenne jetzt deinen physikalischen Wissensstand nicht, aber in folgendem Artikel stehen viele interessante Sachen über solche Experimente. Könnte sein, dass es ein bisschen schwere Kost ist, aber etwas wirklich einfach verständliches habe ich auf die Schnelle nicht gefunden.


    Ma, Xiao-song et al., Delayed-choice gedanken experiments and their realizations, arXiv:1407.2930v2 [quant-ph] 3 Aug 2015
    http://arxiv.org/pdf/1407.2930.pdf


    Schönen Sonntag


    Lukas

    Hallo Zusammen,


    vielen Dank für die ganzen Ideen und Infos, vor allem an Lukas und Marcus. Das mit dem Gedankenexperiment dachte ich mir schon und dank Lukas weiss ich nun auch wie das Stichwort dazu heisst und kann weiter stöbern, prima.
    Auch der Hinweis zum Mach-Zehnder-Interferometer war gut, das ist mir schon im Laufe der Recherche untergekommen.


    Gruß und schöne Feiertage,


    Michael

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