Wellencharakter des Lichts?

Hi SOLO712,

die Natur des Lichts entspricht beiden Phänomenen: der der Welle sowie der des Teilchens. Man spricht hier vom Welle-Teilchendualismus, der mit dem sog. Doppelspaltexperiment nachgewiesen wurde.

Als Teilchen entspricht das Licht den Photonen.

Als Welle dem elektromagnetischen Spektrum mit den Wellenlängen von etwa 200 nm bis 600 m (Nanometer). Die Wellencharakteristik kannst Du am Prismeneffekt des Regenbogens betrachten - ebenso wie an der "Mischung" von Lichtfarben mit den entsprechenden Welleneffekten sowie auch am Dopplereffekt bei der Spektralverschiebung im Universum.

Bei letzterer werden Lichtwellen sich von auf den Beobachter zubewegenden leuchtenden Objekten in den kurzwelligen Bereich verschoben, was einer Blauverschiebung entspricht, und sich entfernende leuchtende Objekte bzw. das von diesen ausgehende Licht erfährt eine entsprechende Verlängerung in den roten Spektralbereich, was als Rotverschiebung bezeichnet wird.

Die Beobachtung der "rotverschobenen" Lichtwellen der Galaxien ist Teil des Nachweises für die Expansion unseres Universums.

Der Dopplereffekt ist auch bei Schallwellen erfahrbar: während sich ein Feuerwehrfahrzeug mit Sirene nähert, steigt die Frequenz und die Sirene klingt bei Annäherung immer höher (Frequenz) und nach dem Vorbeifahren entsteht der gegenteilige Effekt und die Sirene klingt immer tiefer.

Im Doppelspaltexperiment wurde davon ausgegangen, dass ein Lichtphoton jeweils nur eines von zwei im Abstand einer Wellenamplitude befindlichen Löcher durchqueren kann, auf das Licht gestrahlt wird, aber eine Welle beide Öffnungen (=Spalten) passieren müsste.

Hinter die Abschirmung mit den Spalten wurde ein Fotofilm gegeben, der in den durch das Licht getroffenen Bereichen belichtet werden sollte.

Zunächst wurde ein Spalt geschlossen. Es zeigte sich, das - wie erwartbar - nur Bereiche des Films belichtet wurden, die von der Teilchenquelle durch diesen einen Spalt erreicht werden konnten.

Nun wurde der Film ausgewechselt und die zuvor geschlossene Spalte geöffnet, während die andere geschlossen wurde. Es ergab sich der gleiche Effekt bezogen auf das nun geöffnete Loch / Spalt.

Einige Bereiche konnten durch Passieren beider Löcher erreicht werden, einige nur bei Passieren eines Loches und einige Bereiche konnten gar nicht erreicht werden.

Nun wurde der Film erneut gewechselt. Für diesen Versuchsteil wurden beide Spalten gleichzeitig geöffnet.

Es ist erwartbar, dass nun in der Summe alle Flächen belichtet würden, die auf den beiden ersten Filmen erreicht wurden, da bei ausreichender Versuchsdauer Photonen jeweils entweder durch den einen oder anderen Spalt treten und die entsprechenden Bereiche auf dem Film erreichen würden.

Das Ergebnis jedoch war - unabhängig von der Versuchsdauer - ein anderes: auf dem dritten Film wurden ausschließlich die Bereiche belichtet, die durch Passieren sowohl des einen wie des anderen Spaltes erreichbar waren. Es ergab sich ein sog. Interferenzmuster. Das bedeutete aber auch, dass das Licht bei nur einem geöffneten Spalt sich wie ein Teilchen verhielt und bei zwei geöffneten Spalten wie eine Welle und beide Spalten gleichzeitig durchläuft.

Ein Anbringen eines Detektors in den Spalten ergibt übrigens den Effekt, dass durch die Messung des Teilchens beim Passieren der gleiche Effekt auftritt als ob ein Spalt verdeckt würde (Beeinflussung der Messergebnisse durch Messung). Wenn man jetzt meint, das klinge "verrückt" so sei der Hinweis auf die Korrektheit der oft wiederholten Versuche gegeben.

Max Planck interpretierte die Welle übrigens als mögliche Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Aufenthaltsort des betrachteten Teilchens, wobei durch die Messung das Ergebnis konkretisiert wird (vgl. Unschärferelation sowie Schrödingers Katze).

Quantenphysikalische Effekte entsprechen somit regelmäßig nicht der menschlichen makroskopischen Erfahrung.

Hoffe, etwas Licht in die Angelegenheit gebracht zu haben ;)

Gute N8.

Beugung / Interferenz

http://de.wikipedia.org/wiki/Interferenz_%28Physik...

Z.B. an der Polarisation des Lichtes.

Albert Einstein wähnte sich einst auf einem Lichtstrahl. Die zeichnerische Darstellung dessen sah auch Einstein war kombatibel und zeigt einen geraden Strahl. Bricht man diesen ab, hat man ein Lichtschwert bei Joda