Doppelspalt-Experiment

[Frau Holle]

Warum können Sie dann keine quantenmechanische Erklärung für optische Spektrometer, Polarisatoren
oder UKW-Antennen zitieren?

Weil ich nicht danach suche. Warum sollte ich denn?
Nur weil du fragst? Für wie wichtig hältst du dich?
 

Womit Sie erneut Ihren ekelhaften und destruktiven Charakter demonstrieren.

Was hat mein Charakter mit dem Doppelspalt und deinen optischen Geräten zu tun?
 

[hmpf]

Zum Thema Doppelspalt:

Für diejenigen die noch Zweifel an der Realität des Welle-Teilchen-Dualismus haben:

Einfach mal nach „doppelspalt ccd sensor“ googlen. Googles KI sagt dann:

Die Verwendung eines CCD-Sensors (Charge-Coupled Device) zur Aufnahme des Interferenzmusters eines
Doppelspalts ist ein klassisches Experiment in der Experimentalphysik, um den Wellen-Teilchen-Dualismus zu demonstrieren.

Und:

Bei extrem geringer Intensität (Einzelphotonen-Niveau) zeigt sich zunächst ein stochastisches Bild (Körnigkeit).
Bei Langzeitbelichtung bildet sich das Interferenzmuster heraus, was den Welle-Teilchen-Dualismus veranschaulicht.

Am Doppelspalt verhält sich das Licht wie eine elektromagnetische Welle und am CCD-Sensor, der ja aus z.B.
440.000 Einzelsensoren besteht, wie ein Photon, das nur jeweils von einem der 440.000 Sensoren registriert wird.
Wer jetzt noch am Welle-Teilchen-Dualismus zweifelt, kann nur ein Fanatiker sein.

...
Licht verhält sich bei der Absorption in Materie und der Emission aus Materie wie ein Teilchen bzw. wie ein
winzig kleines Energiepaket.
Bei der Reflektion oder Streuung an Materie verhält es sich wie eine elektromagnetische Welle.
Das ist der seit über 100 Jahren bekannte und täglich millionenfach in Laborspektrometern
bewiesene Welle-Teilchen-Dualismus.

[Frau Holle]

Als Einstiegshilfe folgende Fragen:

1. Was trifft da (ganz ohne Hindernis) einzeln auf den Schirm, wenn es keine Quanten sind?

Ich gehe mal davon aus das du von Teilchen, z.B Elektronen, redest die eine Quelle einzeln auf eine Fläche schiesst.

Ja, zum Beispiel. Es können auch ganz Atome oder C60-"Fussbälle" sein, oder so stark gefiltertes Laserlicht

Was denn nun? Teilchen oder Licht?

Egal. Such's dir aus. Elektronen gelten übrigens auch als Quanten, denn sie tragen immer die gleiche el. Ladung, die sog. Elementarladung. Aber Ladung gibt's ja für dich nicht, egal.

Mit Licht geht es so: Ein Laserstrahl erzeugt normal einen abgegrenzten Lichtfleck auf dem Schirm. Ein starker Filter schwächt den Strahl aber so ab, dass der Fleck verschwindet, weil so gut wie kein Licht durchkommt. Der bleibt also völlig dunkel, aber es entstehen trotzdem manchmal winzige, einzelne Lichtpunkte, abzählbar einer nach dem anderen, als bestünde das Laserlicht aus einzelnen Teilchen, von denen manchmal zufällig eins durch den Filter kommt. Es ergibt sich das gleiche Bild wie wenn man einzelne, massive Teilchen auf den Schirm schießt: Abzählbar ein Teilchen nach dem anderen trifft dort ein. Man kann aber nicht sagen, wo genau das nächste Ereignis registriert werden wird, weder für die Lichtpunkte noch für die Auftreffpunkte massiver Teilchen. Sieht aus wie reiner Zufall.

2. Warum sind einzelne Auftreffpunkte scheinbar zufällig verteilt, obwohl die Quelle sehr präzise immer gleich "schießt"?

Diese Quelle gibt es nicht.

Doch. Technisch ist man längst so weit. Es sollte nur ein kleiner Bereich getroffen werden

Sollte, ist aber nicht.
Diese Wunderkanone die einzelne Elektronen immer gleich verschiesst musst du schon vorzeigen, die gibt es nämlich nicht.

Selbst bei Schießsport wird immer die Zielscheibe als kleiner Bereich getroffen. Die Waffen sind präzise genug und die Sportler trainiert genug, jedenfalls beim Profisport. So sind auch die verwendeten "Kanonen" präzise genug. Das kann man in kurzem Abstand zur Kanone ja feststellen, ob die geradeaus schießt oder in zu großem Winkel gestreut. Eine unpräzise Kanone wird aussortiert, genau wie ein unfähiger Schießsportler.

4. Warum sind sie nach einem Hindernis mit zwei Spalten nur einzeln scheinbar zufällig verteilt, in Summe aber in mehr als zwei Streifen angeordnet, obwohl es nur zwei Spalte gibt?

Das ist zu klären.

Genau. Es ist mit den bekannten Naturgesetzen für klassische Teilchen schlicht unmöglich. So kann es niemand erklären. Du natürlich auch nicht.

Du solltst deine Wünsche nicht so voreilig nach oben rücken.
Warts ab.

Ich warte... kommt da noch was?

Hier liegen zweimal die gleichen Umstände vor.
a) Der Weg der Teilchen bei und innerhalb im Bereich der Erzeugerkanone
b) Der Weg des Teilchens im Bereich des Spaltes.
Es wird angenommen das zwischen Kanone und Spalt, sowie zwischen Spalt und Auftrittsfläche sich keine (wirksame/einwirkende) Materie befindet.
Ausserdem wird angenommen/vorausgesetzt das keine Beeinflussung der Teilchen durch irgendwelche magnetischen bzw. anderweitigen Einwirkungen stattfindet.

Das wird nicht bloß angenommen und vorausgesetzt, sondern sichergestellt. In der Experimentalphysik werden mögliche Störfaktoren natürlich weitgehend ausgeschaltet. C60-"Fussbälle" z.B. müssen unbedingt im Hochvakuum fliegen, sonst funktioniert es nicht.

Also was ist? Kommt da noch was?
 

[hmpf]

Zum Thema Doppelspalt:

Für diejenigen die noch Zweifel an der Realität des Welle-Teilchen-Dualismus haben:

Einfach mal nach „doppelspalt ccd sensor“ googlen. Googles KI sagt dann:

Die Verwendung eines CCD-Sensors (Charge-Coupled Device) zur Aufnahme des Interferenzmusters eines
Doppelspalts ist ein klassisches Experiment in der Experimentalphysik, um den Wellen-Teilchen-Dualismus zu demonstrieren.

Und:

Bei extrem geringer Intensität (Einzelphotonen-Niveau) zeigt sich zunächst ein stochastisches Bild (Körnigkeit).
Bei Langzeitbelichtung bildet sich das Interferenzmuster heraus, was den Welle-Teilchen-Dualismus veranschaulicht.

Am Doppelspalt verhält sich das Licht wie eine elektromagnetische Welle und am CCD-Sensor, der ja aus z.B.
440.000 Einzelsensoren besteht, wie ein Photon, das nur jeweils von einem der 440.000 Sensoren registriert wird.
Wer jetzt noch am Welle-Teilchen-Dualismus zweifelt, kann nur ein Fanatiker sein.

...
Licht verhält sich bei der Absorption in Materie und der Emission aus Materie wie ein Teilchen bzw. wie ein
winzig kleines Energiepaket.
Bei der Reflektion oder Streuung an Materie verhält es sich wie eine elektromagnetische Welle.
Das ist der seit über 100 Jahren bekannte und täglich millionenfach in Laborspektrometern
bewiesene Welle-Teilchen-Dualismus.

[Kurt]

Was denn nun? Teilchen oder Licht?

Egal. Such's dir aus.

Ich nehme Elektronen.

Hier liegen zweimal die gleichen Umstände vor.
a) Der Weg der Teilchen bei und innerhalb im Bereich der Erzeugerkanone
b) Der Weg des Teilchens im Bereich des Spaltes.
Es wird angenommen das zwischen Kanone und Spalt, sowie zwischen Spalt und Auftrittsfläche sich keine (wirksame/einwirkende) Materie befindet.
Ausserdem wird angenommen/vorausgesetzt das keine Beeinflussung der Teilchen durch irgendwelche magnetischen bzw. anderweitigen Einwirkungen stattfindet.

Das wird nicht bloß angenommen und vorausgesetzt, sondern sichergestellt.
Also was ist? Kommt da noch was?
 

Eine Elektronenkanone die Elektronen auf eine Fläche schiesst:
Auf dieser Fläche zeigen sich Einschläge die in der Mitte viele sind, nach aussen hin immer weniger werden.
Es zeigt sich eine nichtlineare Abnahme der Einschläge, möglicherweise ist hier sogar eine Art Ringe wie bei einem Überlagerungsmuster zu erkennen wenns lange genug andauert.

Kurt

.

[Frau Holle]

Eine Elektronenkanone die Elektronen auf eine Fläche schiesst:
Auf dieser Fläche zeigen sich Einschläge die in der Mitte viele sind, nach aussen hin immer weniger werden.
Es zeigt sich eine nichtlineare Abnahme der Einschläge

So ist es. Es ergibt sich eine kreisförmige "Wolke" aus punktförmigen Auftreffpunkten, im Zentrum viele und nach außen immer weniger. Die Punkte sind statistisch normalverteilt entsprechend der Gaußschen Glockenkurve. Die Elektronen verlassen die "Kanone" wie kleine Gewehrkugeln und treffen dann den Schirm wie kleine Gewehrkugeln. Soweit nichts Besonderes.

Eine KI sagt dazu:

Ein solcher Aufbau ist praktisch realisierbar, und unter geeigneten Bedingungen erhält man tatsächlich sehr gut näherungsweise eine 2D-Normalverteilung der Auftreffpunkte – selbst wenn die Elektronen einzeln emittiert werden.

Eine sehr gute Näherung ist experimentell absolut Standard.

Einzelelektronen + freier Flug + keine strukturierenden Hindernisse
→ ergibt eine Punktwolke
Wenn viele kleine Zufallsstörungen dominieren
→ entsteht eine sehr gut approximierte 2D-Gaußverteilung

Das ist im Grunde der „natürliche Default“ eines gut eingestellten, rauscharmen Elektronenstrahls ohne Interferenzgeometrie.

"Ohne Interferenzgeometrie" soll heißen ohne ein Hindernis im Weg, also kein Spalt oder Doppelspalt oder sonst etwas, das die Auftreffpunkte besonders anordnen könnte, auch bei der Erzeugung des Strahls in der "Kanone" nicht.

möglicherweise ist hier sogar eine Art Ringe wie bei einem Überlagerungsmuster zu erkennen wenns lange genug andauert.

Da hast du wohl nur geraten. Bei sorgfältigem Aufbau ergeben sich keine Ringe, ebenso wenig wie wenn man Gewehrkugeln auf eine Zielscheibe schießt. Warum sollte sich die ergeben? Dein "möglicherweise" müsstest du schon genau begründen.

Das ist also grundsätzlich der reale Aufbau des Experiments im Labor.

Jetzt kann man schauen was sich an der Punktwolke ändert, wenn man ein Hindernis mit Einzelspalt in den Weg stellt, eins mit Doppelspalt usw.

Die Ergebnisse sind bekannt: Es ergeben sich dann Muster, die man mit der klassischen Vorstellung von kleinen "Gewehrkugeln" nicht mehr erklären kann. Denn statt der Normalverteilung ohne Hindernis findet man Häufungen der Einschläge an vielen Stellen. Und wenn man die Ausdehnung und Abstände dieser Häufungen abmisst, entsprechen sie sehr genau den Ausdehnungen und Abständen der Berge und Täler interferierender Wellen.

Weil das immer so ist, kann der einzig richtige logische Schluss nur sein: Diese Objekte sind nicht bloß "kleine Gewehrkugeln". Unsere makroskopischen Vorstellungen der Objekte lassen sich nicht 1:1 auf diese kleinen Dinger übertragen, denn die können sich ja offensichtlich und nachprüfbar auch ganz anders verhalten, eben wie Teile interferierender Wellen.

Unser von allen hier heiß geliebter User hmpf hat zwar etwas gegen Wahrscheinlichkeitswellen, aber schon die normale Gaußsche Glockenkurve ist ja einem Wellenberg nicht unähnlich, wie man unschwer erkennt, wenn man Augen im Kopf hat.
 

[Kurt]

Eine Elektronenkanone die Elektronen auf eine Fläche schiesst:
Auf dieser Fläche zeigen sich Einschläge die in der Mitte viele sind, nach aussen hin immer weniger werden.
Es zeigt sich eine nichtlineare Abnahme der Einschläge

So ist es. Es ergibt sich eine kreisförmige "Wolke" aus punktförmigen Auftreffpunkten, im Zentrum viele und nach außen immer weniger. Die Punkte sind statistisch normalverteilt entsprechend der Gaußschen Glockenkurve.

Kannst du mir, oder jemand anders, solche Aufnahmen, unter den angesetzten Verhältnissen, zeigen?
Also kein Hindernis im Weg, lange Aufnahmezeit.

Kurt

.

[hmpf]

... Unser von allen hier heiß geliebter User hmpf hat zwar etwas gegen Wahrscheinlichkeitswellen, ...

Weil Licht nachweislich aus elektromagnetischen Wellen besteht.
Wahrscheinlichkeiten können sich nicht gegenseitig auslöschen, da es keine negativen Wahrscheinlichkeiten gibt.
Daran ändern auch Wahrscheinlichkeitsamplituden nichts.

[rmw]

Mag sein, aber Teilchen, die sich wie Wellen verhalten und umgekehrt zeigen uns im einfachen Doppelspalt-Experiment ganz eindeutig gewisse Tatsachen, die mit konkreten Vorstellungen ohne die QM nicht zu fassen sind. Da steigt die menschliche Logik mit konkreten Vorstellungen einfach aus.

Das ist ja das Verrückte, dass uns die Natur da etwas vor Augen führt, was wir mit dem normalen, evolutionär gewachsenen gesunden Menschenverstand nicht in Einklang bringen können. Kein Wunder, denn im makroskopischen Alltag findet man sowas nicht. Da sind "Teilchen" große Teile und verhalten sich auch so. Wellen bestehen aus vielen Einzelteilen und verhalten sich auch so. Aber im mikroskopisch Allerkleinsten stimmt das offensichtlich nicht.

Also hilft nur eins: Abstrakter Denken und für die beobachtbaren Tatsachen wenigstens zuverlässige mathematische Zusammenhänge finden. Denn immerhin ist Mathematik reinste menschliche Logik. Also können wir damit die seltsamen Phänomene letztlich doch logisch fassen, auch wenn dabei gewohnte konkrete Vorstellungen verloren gehen. Solche können ja nur aus der makroskopischen Alltagserfahrung erwachsen und der untersuchten mikroskopischen Welt nicht gerecht werden.

Genau das leistet die Quantenfeldtheorie, nicht mehr und nicht weniger. Das ist doch was, sogar sehr viel, wie ich finde. Wer mehr verlangt, der verlangt zu viel, meine Meinung.
 

Die ganze Quantenphysik baut darauf auf dass das Licht eine Wellennatur hat, wofür es keinen Nachweis gibt.
Die Ablenkung des Lichts in einem Spalt geschieht mit größter Wahrscheinlichkieit an den Kanten und hat mit einer Wellenbeugung nichts zu tun.

Auf diesen Mißverständnis baut dann die Quantenphysik auf und kommt dann zu etwas eigenartigen Interpretationen.
Dass man in der Physik eine Interpretation braucht sagt eigentlch ohnehin schon alles.

[rmw]

Diese Objekte sind nicht bloß "kleine Gewehrkugeln".

Nein, bloße Gewehrkugeln sind sie auch nicht.
Der Umstand dass eine solche Ablenkung auch an einer einzelnen Kante erfolgt zeigt aber dass es schlicht und einfach eine Wechselwirkung mit der Kante ist, wenngleich es nicht so einfach ist wie mit Gewehrkugeln.