Polarisation als Quanteneigenschaft

29/03/2011 - 22:13 von Uwe Bosse | Report spam
Hallo,

im Rahmen dessen, was an der Schule über Quantenphysik zu sagen möglich ist,
möchte ich Polarisation von Licht als Quanteneigenschaft verstehen und
erklàren können.

Ich habe dazu folgende Vorstellung.
Ein Photon hat neben seiner Energie noch eine Eigenschaft Polarisation,
die sich als Vektor in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung
darstellen làsst.

Dieser Vektor ist allerdings nicht direkt messbar (an einem einzelnen
Photon, dessen Entstehungsgeschichte wir nicht kennen). Wir können einzig
feststellen, ob ein Photon durch einen bestimmten Polarisationsfilter
hindurchkommt oder nicht. Also erst mit vielen vielen Quanten kann man mit
Statistik feststellen, ob die von einer Quelle kommen, die polarisiertes
Licht aussendet.

Wenn wir den Vektor der Photonen jedoch kennen (etwa, weil wir eine
Photonenquelle benutzen, die nur Quanten mit einer bestimmten Polarisation
erzeugt), dann können wir die Wahrscheinlichkeit berechnen, mit der diese
Quanten einen bestimmten Polfilter durchqueren (cos(phi)^2, wo phi der
Winkel zwischen Filter und Polarisation ist), bzw absorbiert werden
(sin(phi)^2)

Wenn das Photon nicht absorbiert wurde, dann hat es eine neue
Polarisationsrichtung, nàmlich die, die der Filter vorgibt.
Also veràndert der Filter die Photonen.

Oder ist es richtiger zu sagen: Das Originalphoton wird auf alle Fàlle
absorbiert, aber zeitgleich wird eventuell ein neues emittiert, das nun die
Richtung des Filters hat? (erscheint mir korrekter als die Sichtweise der im
Fluge verànderten Photonen)

Ist das ok so, oder völlig daneben?
 

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#1 ram
29/03/2011 - 22:40 | Warnen spam
Uwe Bosse writes:
Ein Photon hat neben seiner Energie noch eine Eigenschaft Polarisation,
die sich als Vektor in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung
darstellen làsst.



Im allgemeinen ist die (lineare) Polarisation in eine
bestimmte Richtung bei gegebenem reinen Zustand des Photons
nicht bestimmt (kein »Element der Realitàt«), da es sich um
eine Observable handelt. Sie erhàlt erst mit ihrer Messung
einen bestimmten Wert.

Eine Ausnahme davon sind Polarisationen, die schon in genau
die Richtung der Messung pràpariert wurden.

Wenn man ein Photon durch einen Filter mit 0º Grad schickt,
dann kann man also nicht vorhersagen, ob es danach durch
einen Filter mit 45º kommt.

Dieser Vektor ist allerdings nicht direkt messbar (an einem
einzelnen Photon, dessen Entstehungsgeschichte wir nicht
kennen).



Die Polarisation in die 45º-Richtung /ist/ meßbar. Sie ist
nur /vor/ der Messung kein Element der Realitàt.

Oder ist es richtiger zu sagen: Das Originalphoton wird auf
alle Fàlle absorbiert, aber zeitgleich wird eventuell ein
neues emittiert, das nun die Richtung des Filters hat?
(erscheint mir korrekter als die Sichtweise der im Fluge
verànderten Photonen)



Das würde sich dann auch auf eine eventuelle Verschrànkung
des ersten Photons auswirken, so daß man wohl sagen muß,
daß das Originalphoton durchkommt.

Allerdings könnte man bei bestimmten halbklassischen
Rechnungen manchmal auf solche Ideen kommen.

Ausführlicher behandelt findet sich dies WIMRE in

Mitter, Heinrich
Quantentheorie
Mannheim, BI (1969, 1979, 1994 [3 Auflagen])
BI-Hochschultaschenbücher, 701.
ISBN 3-411-77013-9

http://opac.ub.uni-tuebingen.de/cgi...i?nd956483

(Eventuell entsprechend mit Elektronenspins statt
Photonenpolarisationen).

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