inhalt atome als quantenmechnische teilchen wiederholung interferenz und doppelspalt, paradoxien,
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Inhalt Atome als Quantenmechnische Teilchen Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Quanteneraser, Delayed Choice Doppelspaltversuche mit Teilchen: Elektronen Atome, Moleküle Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission Beispiel H 2 Lichtgitter - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Inhalt1.Atome als Quantenmechnische Teilchen
1.Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, 2.Quanteneraser, Delayed Choice3.Doppelspaltversuche mit Teilchen:
1.Elektronen2.Atome, Moleküle
4.Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission5.Beispiel H2
6.Lichtgitter7.Atomspiegel
2.Wechselwirkung mit Atomen1.Photon-Atom Wechselwirkung
•Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, •Winkel- und Energieverteilungen •Doppelanregung, Interferenzeffekte•Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen•Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse
2.Atome in starken Laserfeldern1.Multiphotonenionisation2.Tunnelionisation3.Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, hochenergetische Elektronen, Doppelionisation4.Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien
3.Ion-Atom Stöße1.Elektronentransfer2.Ionisation
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1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed
Choice 1.2. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.2.1. Elektronen 1.2.2. Atome, Moleküle 1.3. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 1.4. Beispiel H2 1.5. Lichtgitter 1.6. Atomspiegel 2. Wechselwirkung mit Atomen 2.1. Photon-Atom Wechselwirkung 2.1.1. Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.1.2. Winkel- und Energieverteilungen 2.1.3. Doppelanregung, Interferenzeffekte 2.1.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und
Winkelverteilungen 2.1.5. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse 2.2. Atome in starken Laserfeldern 2.2.1. Multiphotonenionisation 2.2.2. Tunnelionisation 2.2.3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische,
hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation 2.3.3. Mehrelektronenprozesse
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Deutung des Doppelspaltes I:
Wo ist das Teilchen?
Anfang:Teilchen lokalisiert
Ende:DelokalisiertKeine Antwort auf “Which Way”
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Impuls
Impuls
Einsteins Einwand:Impulsmessung am Eintrittsschlitzerlaubt Weg für jedes Photon zu identifizieren
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Impuls
Impuls
Bohrs Antwort:Für den Schlitz gilt die UnschärferelationWenn man den Impuls des Schlitzes hinreichend genau festlegt, wird der Ort so unscharf, dass die beiden Schlitze nicht mehrkohärent beleuchtet werden
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Bohrs Antwort:Für den Schlitz gilt die UnschärferelationWenn man den Impuls des Schlitzes hinreichend genau festlegt, wird der Ort so unscharf, dass das Interferenz Muster umein halbes Maximum verschoben wird
p
L
p0 = h/
Ortunschärfe des Schlitzes:x =h/p= s /L
s
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Wootters&Zurek PhysRevD 19, 473 (1979)
+k0
+k0
sehr grosser Impulsnach oben, weiss relativsicher, dass photon durch unteren Schlitz ging
Fazit:Interferenz oder nicht ist nicht ja/neinsondern hängt an der sicherheit der Informationüber den Weg.
Experiment ist heute technisch möglich
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Quantenradierer 1:
1 Teilchen
Polarisator als Quantenradierer
http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/Computer/interfer/interfer.html
Anstelle des hier fehlenden Tafelbilderschauen sie sich den Link und die Simulation an
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Quantenradierer 2:
2 verschränkte Teilchen
Gesamtspin 0recht/linkzirkularePolarisationfilerals Welcher-Weg Marker
Abfrageoder löschender “Welcher Weg” Info
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M. O. Scully and K. Drühl, Phys. Rev. A 25, 2208 (1982).M. O. Scully, B. G. Englert, and H. Walther, Nature London351, 111 (1991)
http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/Computer/interfer/interfer.html
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linear polarisiert
recht/links zirkular
Delayed Choice: no change!
Paper auf Website
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Hellmuth et al PRA35,2532 (1987)
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Wheeler, Delayed Choice:
Does this result mean that present choice influences past dynamics,in contravention of every formulation of causality? Or does it mean, calculate pedantically and don’t ask questions? Neither;the lesson presents itself rather like this, that the past has no existence except as it is recorded in the present.
Wheeler, J. A., [1978], The Past and the Delayed-Choice Double-slit Experiment,in Mathematical Foundations of Quantum Theory, ed. Marlow,pp. 9-47, Academic Press, New York.
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Wheeler, Delayed Choice:
Does this result mean that present choice influences past dynamics,in contravention of every formulation of causality? Or does it mean, calculate pedantically and don’t ask questions? Neither;the lesson presents itself rather like this, that the past has no existence except as it is recorded in the present.
Wheeler, J. A., [1978], The Past and the Delayed-Choice Double-slit Experiment,in Mathematical Foundations of Quantum Theory, ed. Marlow,pp. 9-47, Academic Press, New York.
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Echter Doppelspalt schwierig:
Elektron 100eV
1.2*10-10 m
1.2..Interferenz von Teilchen1.2.1.: Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen
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"We should say right away that you should not try to set up this experiment. This experiment has never been done in just this way. The trouble is that the apparatus would have to be made on an impossibly small scale to show the effects we are interested in. We are doing a "thought experiment", which we have chosen because it is easy to think about. We know the results that would be obtained because there are many experiments that have been done, in which the scale and the proportions have been chosen to show the effects we shall describe".
Feynman Lectures:"We choose to examine a phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in it the heart of quantum mechanics. In reality, it contains the only mystery."
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1.2..Interferenz von Teilchen1.2.1.: Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen Jönsson: echter Doppelspalt 1957
1 Young's double-slit experiment applied to the interference of single electrons 2 Galileo's experiment on falling bodies (1600s) 3 Millikan's oil-drop experiment (1910s) 4 Newton's decomposition of sunlight with a prism (1665-1666) 5 Young's light-interference experiment (1801) 6 Cavendish's torsion-bar experiment (1798) 7 Eratosthenes' measurement of the Earth's circumference (3rd century BC) 8 Galileo's experiments with rolling balls down inclined planes (1600s) 9 Rutherford's discovery of the nucleus (1911) 10 Foucault's pendulum (1851)
Physics World Sept 2002Top 10 beautiful experiments
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Echter Doppelspalt schwierig:
Elektron 100eV
1.2*10-10 m
1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen
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reale Lichtquelle
Fresnel Biprisma
2 kohärenteVirtuelle Lichtquellen
1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen
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1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen
reale Lichtquelle
Analogon zum Doppelspalt
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Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen
Faden+0.001 mm!
Elektronenquelle
Film
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•Extrem vibrationsarmer Aufbau•Sehr lokalisierte Elektronenquelle
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http://www.hqrd.hitachi.co.jp/em/doubleslit.cfm
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http://www.hqrd.hitachi.co.jp/em/doubleslit.cfm
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http://www.ati.ac.at/~summweb/ifm/main.html
Particles (electrons or ions) which are emitted from a sharp tungsten tip (right)may pass a thin wire either on the left or right hand side.
By applying a voltage to the wire the two beam parts overlap and interfere (left
Keine Spannung: Schatten mit Beugung an KanteMit Spannung: Interferenz
hier