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Theorien jenseits der Standardphysik Sie haben Ihre eigene physikalische Theorie entwickelt? Oder Sie kritisieren bestehende Standardtheorien? Dann sind Sie hier richtig. |
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#1
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Quantenradierer
Hallo,
folgende Idee möchte ich mal in den Raum stellen: Nur mal angenommen, Licht wäre eine klassische elektromagnetische Welle in der sich elektrisch neutrale Dipole mitbewegen. Mal weiter angenommen, dieses Gemisch trifft auf einen Doppelspalt. Die klassische Welle würde ganz normal interferieren. Durch die Interferenz der elektromagnetischen Welle bildet sich hinter dem Doppelspalt ein spezielles Intensitätsmuster. Die Intensität ist definiert als das zeitliche Mittel des Skalarprodukts der Feldstärke. In diesem Fall sieht das so aus. Elektrisches Feld zu irgendeinem Zeitpunkt Intensität (zeitlich konstant) Mir ist aufgefallen, dass die Dipole von den Stellen mit hoher Internsität angezogen werden, weil eine ponderomotorische Kraft auftritt. Wenn man sich die Einschlagspunkte der Dipole auf dem Schirm nach einer Weile ansieht, schaut es so aus, als ob sie interferiert hätten, richtig? Macht man nun vor einen Schlitz ein Polarisationsfilter, welches die elektromagnetische Welle linkszirkular polarisiert und vor den anderen einen, der rechtszirkular polarisiert um festzustellen, durch welchen Schlitz die Dipole gehen, so würde die Interferenz der klassischen Welle verschwinden. Zwei gegenläufig zirkular polarisierte Wellen interferieren ja nicht. Dadurch würde dann auch die Interferenz der Dipole verschwinden, denn die Intensität ist hinter den Spalten jetzt überall gleich und es gibt keine ponderomotorische Kraft mehr. Macht man nur vor alles einen Polarisationsfilter, der 45° polarisiert, so taucht die Interferenz der klassischen Welle wieder auf, weil jetzt die beiden Filter vor den Schlitzen nicht mehr wirken. Mit anderen Worten, man hat die Markierung der Dipole "ausradiert". Meine Frage: Kann es sein, dass Photonen einfach nur neutrale Dipole sind? Grüße Tom |
#2
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AW: Quantenradierer
... ach ja, noch eine Sache die vielleicht interessant ist. Vor ein paar Tagen wurde ein Paper veröffentlicht, in der eine winzige Kraft senkrecht zur Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle entdeckt wurde. Ich vermute, es ist die selbe Kraft, die die Photonen auf die "vorgesehenen Plätze" im Interferenzmuster zieht.
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#3
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AW: Quantenradierer
Verstehe ich richtig: Du stellst dir die Photonen als punktförmige Teilchen vor, die durch die Welle in eine ganz bestimmte Bahn gelenkt wird?
Das entspricht doch etwa der Theorie der Führungswelle, wie David Bohm sie entwickelte. Das Problem an dieser Theorie ist dann, dass sie nicht-lokal ist, sobald du verschränkte Photonen einführst. Ich sehe aber nicht, worin der Vorteil einer nichtlokalen Führungswelle bestehen soll. |
#4
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AW: Quantenradierer
Hallo Philipp,
Zitat:
Zitat:
1. Versuch: keine Polarisationsfilter => Interferenz 2. Versuch: links-zirkular-polarisierender Filter vor Schlitz 1, rechts-zirkular-polarisierender Filter vor Schlitz 2 (QWP's - lambda/4-Plättchen) => Keine Interferenz In der Kopenhagener Deutung verschwindet die Interferenz, weil die jetzt Photonen markiert sind. Alternative Erklärung: Die Interferenz verschwindet, weil die klassische EM-Welle nicht interferiert und daher die Kräfte auf die Photonen verschwinden. 3. Versuch: Einfügen eines Eraser-Filters (45°) in den verschränkten Partner-Strahl, links-zirkular-polarisierender Filter vor Schlitz 1, rechts-zirkular-polarisierender Filter vor Schlitz 2 => Interferenz taucht wieder auf Warum? Ich denke, die EM-Führungswelle wird durch den Eraser-Filter nicht nur um 45° gedreht, sondern auch rückwärts auf das BBO reflektiert. Durch die Verschränkung ist der andere Strahl nun ebenfalls 45° im Vergleich zuvor gedreht, obwohl beide Strahlen noch immer 90° zueinander haben. Die beiden QWP's werden durch die Drehung wirkungslos, da sie nur bei einer bestimmten Polarisation funktionieren. Die klassische EM-Welle interferiert wieder. Die ponderomotorische Kraft taucht wieder auf. Die Photenbahnen werden krummlinig. Fazit: Die Erklärung mit klassischer EM-Führungswelle macht den Vorgang anschaulich erklärbar. Das ist der Vorteil. Viel Grüße Tom |
#5
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AW: Quantenradierer
Zitat:
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Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus |
#6
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AW: Quantenradierer
Hallo Timm,
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Bei starren Dipolen wirkt zuerst ein Drehmoment. Wenn die Drehung schnell genung geschieht, sollte ebenfalls eine anziehende Kraft entstehen. Viele Grüße Tom |
#7
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AW: Quantenradierer
Hallo Alle,
leider hat bisher niemand Gegenargumente gegen die hier von mir vorgeschlagene, rein klassische Erklärung des quantenmechanischen Doppelspaltexperimentes mit Eraserfilter gepostet. Ich selbst finde keine mehr und frage mich ganz ehrlich, wieso diese Erklärung nirgendwo diskutiert wird. Denn auch für den Fall, dass sie falsch ist, müsste man sie doch zumindest in der Fachliteratur behandeln. Oder habe ich das entsprechende Buch oder Paper nicht gefunden? Also wer was weiß, oder einen Physikprofessor für ein Statement kennt, bitte sagen! Ich möchte im Weiteren jetzt auch das eigentliche Quantenradierer-Experiment Schritt für Schritt mit Mathematica nachvollziehen. Im Thread habe ich gezeigt, dass elektrisch neutrale Dipole - der klassischen Elektrodynamik zufolge - im Nahfeld einer Antenne in Ausbreitungsrichtung der TEM-Welle beschleunigt werden. In einem anderen Thread habe ich vorgerechnet, dass elektrische neutrale Dipole mit genügend großer Eigenfrequenz durch räumlich inhomogene elektromagnetische Wellen angezogen werden und dass die Intensität der EM-Welle wie ein Potential wirkt. Elektrisch neutrale Dipole würden sich also bevorzugt dort aufhalten, wo die Intensität der EM-Welle groß ist. Nun zum eigentlichen Quantenradier-Experiment, welches hier beschrieben ist. Auch auf Wikipedia ist eine Beschreibung zu finden. Bei den Experimenten wird ein Laser auf einen Betabariumborat-Kristall gerichtet, wodurch zwei verschränkte sekundäre Laserstrahlen halber Wellenlänge entstehen. Einer dieser sekundären Strahlen wird auf einen Doppelspalt gerichtet und interferiert dort mit sich selbst. Nun die mathematische Untersuchung. Zunächst benötige ich ein paar Helper-Functions. nrm[r_] := Sqrt[r.r] (* Euklidische Norm *) resym[exp_] := ComplexExpand[Re[exp]] (* symbolische Berechnung des Realteils *) rmz[a_] := {{Cos[a], -Sin[a], 0}, {Sin[a], Cos[a], 0}, {0, 0, 1}} (* Rotationsmatrix um die z-Achse (Ausbreitungsrichtung der Welle) *) phase[px_, py_] := {{Exp[I px], 0, 0}, {0, Exp[I py], 0}, {0, 0, 1}} (* Phasenverschiebungen *) Die elektromagnetische Welle hinter jedem Doppelspalt modelliere ich durch efslit[r_, t_, s_, w_, c_] := {0, Exp[I w (t - nrm[r - s]/c)]/nrm[r - s], 0} also als eine in y-Richtung polarisierte Kugelwelle, bei der die Feldstärke linear zur Entfernung vom Schlitz an der Stelle s abnimmt. Damit die Phasenverschiebung durch die Lambda/4-Plättchen mathematisch einfach beschreibbar wird, verwende ich statt Kosinus oder Sinus eine komplexe Schwingung. Zur physikalischen Größe gelangt man dann durch Anwendung der zuvor definierten Helper-Function "resym", welche symbolisch den Realteil berechnet. Die Welle hinter den beiden Schlitzen ist die Summe aus zwei einzelnen gegeneinander verschobenen Kugelwellen: efield[r_, t_, d_, w_, g1_, g2_] := g1.efslit[r, t, {0, d/2, 0}, w, 1] + g2.efslit[r, t, {0, -d/2, 0}, w, 1] Wie zu sehen ist, befindet sich die Schlitzblende in der x-y-Ebene. Die Ausbreitungsrichtung der Welle ist z. Wichtig sind hier auch die Operatoren g1 und g2. Mit diesen verändere ich die Polarisationen der Kugelwellen. Im ersten Experiment setze ich für g1 und g2 "rmz[0]" ein, d.h. ich drehe die Polarisation um 0°. Dies entspricht dem Fall ohne Polarisationsfilter. Der folgende Code berechnet zunächst das elektrische Feld "experiment1" hinter den Schlitzen. Das Skalarprodukt der Feldstärke mit sich selbst plotte ich dann in Form eines Dichteplots. Danach wird die Intensität des elektrischen Feldes hinter der Schlitzblende berechnet, indem über eine Periodendauer integriert wird. Zum Schluss wird die Intensität geplottet: paras = {d -> 5, w -> 3}; experiment1 = resym[efield[{x, y, z}, t, d, w, rmz[0], rmz[0]]] DensityPlot[experiment1.experiment1 /. paras /. {x -> 0, y -> yc, z -> zc, t -> 2 Pi/2 0}, {zc, 0, 10}, {yc, -10, 10}, PlotPoints -> 50, Frame -> False, AspectRatio -> 2] intensity1 = Integrate[experiment1.experiment1, {t, 0, 2 Pi/w}] DensityPlot[intensity1 /. paras /. {x -> 0, y -> yc, z -> zc}, {zc, 0, 10}, {yc, -10, 10}, PlotPoints -> 50, Frame -> False, AspectRatio -> 2] Mathematica hat im Übrigen keine Probleme damit, das symbolisch zu lösen. Wer Mathematica besitzt, kann sich die relativ einfachen Lösungen leicht selbst berechnen und anzeigen lassen. Ich zeige an dieser Stelle mal nur die Plots des Amplitudenquadrats der Feldstärke zum Zeitpunkt 0 und die zeitunabhängige Intensität. Interessant ist besonders die Intensität. Die hellen "Richtstrahlen" wirken wegen der ponderomotorischen Kraft auf neutrale Dipole anziehend, weshalb diese dort häufiger den Schirm treffen, wo die "Richtstrahlen" hinzeigen. Jetzt werden die Lambda/4-Plättchen angebracht. Lambda/4-Plättchen verzögern Licht einer bestimmten Wellenlänge in einer Achse um genau eine viertel Wellenlänge. Dreht man sie um 45°, so wird ein Teil von x- oder y-polarisertem Licht verzögert und es entsteht eine zirkular polariserte Welle. Dreht man das Lambda/4-Plättchen um -45° rotiert die Feldstärke in die andere Richtung. Ich modelliere die Lambda/4-Plättchen durch qwp1 := rmz[-Pi/4].phase[Pi/2, 0].rmz[Pi/4] qwp2 := rmz[Pi/4].phase[Pi/2, 0].rmz[-Pi/4] Nun setze ich das anstelle von "rmz[0]" ein: experiment2 = resym[efield[{x, y, z}, t, d, w, qwp1, qwp2]] DensityPlot[experiment2.experiment2 /. paras /. {x -> 0, y -> yc, z -> zc, t -> 2 Pi/2 0} , {zc, 0, 10}, {yc, -10, 10}, PlotPoints -> 50, Frame -> False, AspectRatio -> 2] intensity2 = Integrate[experiment2.experiment2, {t, 0, 2 Pi/w}] DensityPlot[intensity2 /. paras /. {x -> 0, y -> yc, z -> zc} , {zc, 0, 10}, {yc, -10, 10}, PlotPoints -> 50, Frame -> False, AspectRatio -> 2] Das Ergebnis sieht so aus. Wichtig ist hier, dass die "Richtstrahlen" verschwunden sind. Ein neutraler Dipol erfährt hinter dem Doppelspalt also keine seitlichen Kräfte mehr. Sie treffen daher nicht in Form eines Interferenzmusters auf dem Schirm auf. Zum Abschluss noch der Eraser-Filter. Dieser wird im Experiment im Partner-Strahl angebracht. Da sich in diesem Strahl aber neutrale Dipole bewegen und mit der Frequenz der Trägerwelle schwingen (das ist eine Folge der klassischen Physik), entstehen sekundäre EM-Wellen, die sich in beide Richtungen ausbreiten. Man darf nämlich nicht vergessen, dass die Dipole selbst zu Antennen werden. Mit anderen Worten, die EM-Welle läuft auch rückwärts durch den Laserstrahl. Das wiederum beeinflusst auch den Strahl, den wir für den Doppelspaltversuch verwenden. Und zwar dreht sich die Polarisation um 45° (der Eraser-Filter hat diese Ausrichtung). Beide verschränkten Teilstrahlen haben natürlich immer nach eine Phasendrehung von 90° zueinander. In Mathematica sieht das so aus: experiment3 = resym[efield[{x, y, z}, t, d, w, qwp1.rmz[Pi/4], qwp2.rmz[Pi/4]]] DensityPlot[experiment3.experiment3 /. paras /. {x -> 0, y -> yc, z -> zc, t -> 2 Pi/2 0}, {zc, 0, 10}, {yc, -10, 10}, PlotPoints -> 50, Frame -> False, AspectRatio -> 2] intensity3 = Integrate[experiment3.experiment3, {t, 0, 2 Pi/w}] DensityPlot[intensity3 /. paras /. {x -> 0, y -> yc, z -> zc}, {zc, 0, 10}, {yc, -10, 10}, PlotPoints -> 50, Frame -> False, AspectRatio -> 2] Es folgen die Plots. Man erkennt, dass das Interferenzmuster wieder auftaucht. Den Welle-Teilchen-Dualismus kann man offenbar durchaus vollkommen klassisch beschreiben. Die Welle ist dieser Interpretation zufolge elektromagnetischer Natur und wird durch die Maxwellgleichungen beschrieben. Der Teilchenaspekt entsteht dann durch ultraleichte, elektrisch neutrale Dipole, die sich überall im Vakuum aufzuhalten scheinen. Sie werden, wie ich gezeigt habe, durch eine Antenne angesaugt und in Ausbreitungsrichtung der EM-Welle auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Hinter dem Doppelspalt sind je nach Intensitätsmuster der klassischen EM-Welle Kräfte vorhanden oder nicht vorhanden. Auf dem Schirm sieht man dann die Einschläge der Dipole. Soweit dazu. Hat irgendwer Hinweise? Es geht mir nur darum, die Natur so gut wie möglich verstehen. VG Tom |
#8
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AW: Quantenradierer
Zitat:
Ich empfehle dir deine Energie etwas umzuleiten, und die QM zu lernen, anstatt zu versuchen, einzelne Experimente "alternativ" zu beschreiben. Dabei (beim Lernen) kennst du jede Menge anderer Phänomene lernen, die letztlich zur QM führten. Das DS-Experiment ist nur das populärste in der Populärwissenschaft. Zitat:
Es wäre ziemlich uneffektiv bei dir nach konkreten Unstimmigkeiten zu suchen. Nur ein Bspl.: Du willst, dass auf dem Schirm hinter dem DS wieder ein Interferenzmuster erscheint. Tatsächlich passiert das im Experiment nicht. Die Interferenz ist da nie zu sehen. Grüne Linie auf den Grafiken: Erst nach entsprechenden statistischen Auswertungen kann daraus entweder das erste oder das zweite Bild "wiederhergestellt" werden. Grüße
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Gruß, Johann ------------------------------------------------------------ Eine korrekt gestellte Frage beinhaltet zu 2/3 die Antwort. ------------------------------------------------------------ E0 = mc² |
#9
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AW: Quantenradierer
Hallo Joachim,
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VG Tom |
#10
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AW: Quantenradierer
Johann, nicht Joachim.
Klar. Klar sollte auch sein, dass mit "alles" ein bestimmter Bereich gemeint war. Niemand stellt bsw. an die QM die Anforderung auch die Gravitation beschreiben zu müssen. Nice to have - ja, aber auch ohne ist es nicht schlecht. Zitat:
Zitat:
Erkläre doch bitte mit klassischer Physik, also ohne jeglicher Quantisierung, die Strahlung des schwarzen Körpers und das photoelektrische Effekt. Zitat:
Zitat:
Ist jetzt die Relevanz klarer? Zitat:
Zitat:
Interferenzmuster am Schirm hast du damit noch nicht. Grüße
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Gruß, Johann ------------------------------------------------------------ Eine korrekt gestellte Frage beinhaltet zu 2/3 die Antwort. ------------------------------------------------------------ E0 = mc² |
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Stichworte |
doppelspaltexperiement, ponderomotorische kraft, quantenradierer |
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