EXP:Analogieexperiment Knaller-Test - Versionsgeschichte

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2025-10-16T09:34:50Z

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(kein Unterschied)

8>Treinsch: /* Versuchsaufbau */

2023-03-23T15:25:24Z

Versuchsaufbau

← Nächstältere Version		Version vom 23. März 2023, 15:25 Uhr
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	== Versuchsaufbau ==		== Versuchsaufbau ==

	Mit den Spiegeln, dem Laser und dem Strahlteiler wird, wie in der Abbildung 1 gezeigt, ein [[EXP:Michelson Interferoometer\|Michelson-Interferometer]] aufgebaut. Als Detektor wird eine Photodiode verwendet. Um Umgebungslicht möglichst gut abzuschirmen wird an die Photodiode ein Lensetube geschraubt. Eine Sammellinse bündelt das einfallende Licht auf die Detektorfläche. Die Photodiode kann über ein Oszilloskop oder ein Spannungsmessgerät ausgelesen werden. ~~[[EXP:Einstein-de-Haas-Effekt\|Einstein-de-Hass-Effekt]]~~		Mit den Spiegeln, dem Laser und dem Strahlteiler wird, wie in der Abbildung 1 gezeigt, ein [[EXP:Michelson Interferoometer\|Michelson-Interferometer]] aufgebaut. Als Detektor wird eine Photodiode verwendet. Um Umgebungslicht möglichst gut abzuschirmen wird an die Photodiode ein Lensetube geschraubt. Eine Sammellinse bündelt das einfallende Licht auf die Detektorfläche. Die Photodiode kann über ein Oszilloskop oder ein Spannungsmessgerät ausgelesen werden.

	[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 1: Aufbau des Michelson-Interformeters mit Photodiode. Im Versuchsteil 1 befindet sich die ,,Bombe" außerhalb des Strahlengangs. Im Versuchsteil 2 befindet sich die ,,Bombe" im Strahlengang. ]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 1: Aufbau des Michelson-Interformeters mit Photodiode. Im Versuchsteil 1 befindet sich die ,,Bombe" außerhalb des Strahlengangs. Im Versuchsteil 2 befindet sich die ,,Bombe" im Strahlengang. ]]

8>Treinsch am 23. März 2023 um 15:23 Uhr

2023-03-23T15:23:33Z

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	== Versuchsaufbau ==		== Versuchsaufbau ==

	Mit den Spiegeln, dem Laser und dem Strahlteiler wird, wie in der Abbildung 1 gezeigt, ein [[EXP:Michelson Interferoometer\|Michelson-Interferometer]] aufgebaut. Als Detektor wird eine Photodiode verwendet. Um Umgebungslicht möglichst gut abzuschirmen wird an die Photodiode ein Lensetube geschraubt. Eine Sammellinse bündelt das einfallende Licht auf die Detektorfläche. Die Photodiode kann über ein Oszilloskop oder ein Spannungsmessgerät ausgelesen werden.		Mit den Spiegeln, dem Laser und dem Strahlteiler wird, wie in der Abbildung 1 gezeigt, ein [[EXP:Michelson Interferoometer\|Michelson-Interferometer]] aufgebaut. Als Detektor wird eine Photodiode verwendet. Um Umgebungslicht möglichst gut abzuschirmen wird an die Photodiode ein Lensetube geschraubt. Eine Sammellinse bündelt das einfallende Licht auf die Detektorfläche. Die Photodiode kann über ein Oszilloskop oder ein Spannungsmessgerät ausgelesen werden. [[EXP:Einstein-de-Haas-Effekt\|Einstein-de-Hass-Effekt]]

	[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 1: Aufbau des Michelson-Interformeters mit Photodiode. Im Versuchsteil 1 befindet sich die ,,Bombe" außerhalb des Strahlengangs. Im Versuchsteil 2 befindet sich die ,,Bombe" im Strahlengang. ]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 1: Aufbau des Michelson-Interformeters mit Photodiode. Im Versuchsteil 1 befindet sich die ,,Bombe" außerhalb des Strahlengangs. Im Versuchsteil 2 befindet sich die ,,Bombe" im Strahlengang. ]]

8>Kstuetz am 2. Februar 2023 um 16:01 Uhr

2023-02-02T16:01:25Z

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	</div>		</div>
	</div>		</div>

			= Versuchsanleitung =
	== Benötigtes Material ==		== Benötigtes Material ==

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	[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 1: Aufbau des Michelson-Interformeters mit Photodiode. Im Versuchsteil 1 befindet sich die ,,Bombe" außerhalb des Strahlengangs. Im Versuchsteil 2 befindet sich die ,,Bombe" im Strahlengang. ]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 1: Aufbau des Michelson-Interformeters mit Photodiode. Im Versuchsteil 1 befindet sich die ,,Bombe" außerhalb des Strahlengangs. Im Versuchsteil 2 befindet sich die ,,Bombe" im Strahlengang. ]]

	== ~~Durchführung~~ ==		== Versuchsdurchführung ==
	Mit der Photodiode werden Lichtintensitäten bei unterschiedlichen Einstellungen des Interferometers gemessen. Hierfür wird die Bombe in den Strahlngang gestellt, die dadurch den Lichtstrahl des einen Lichtwegs unterbricht. Die Lichtintensität mit und ohne Bombe kann miteinander verglichen werden.		Mit der Photodiode werden Lichtintensitäten bei unterschiedlichen Einstellungen des Interferometers gemessen. Hierfür wird die Bombe in den Strahlngang gestellt, die dadurch den Lichtstrahl des einen Lichtwegs unterbricht. Die Lichtintensität mit und ohne Bombe kann miteinander verglichen werden.

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	* [[BA:Laser der Klassen 1M, 2, 2M, 3A (insb. Laserpointer)\|Laser der Klassen 1M, 2, 2M, 3A (insb. Laserpointer)]]		* [[BA:Laser der Klassen 1M, 2, 2M, 3A (insb. Laserpointer)\|Laser der Klassen 1M, 2, 2M, 3A (insb. Laserpointer)]]

	== Fotos ==		= Fotos =

	<div class="row">		<div class="row">

8>Treinsch: /* Versuchsaufbau */

2022-11-09T09:16:12Z

Versuchsaufbau

← Nächstältere Version		Version vom 9. November 2022, 09:16 Uhr
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	== Versuchsaufbau ==		== Versuchsaufbau ==

	Mit den Spiegeln, dem Laser und dem Strahlteiler wird, wie in der Abbildung 1 gezeigt, ein Michelson-Interferometer aufgebaut. Als Detektor wird eine Photodiode verwendet. Um Umgebungslicht möglichst gut abzuschirmen wird an die Photodiode ein Lensetube geschraubt. Eine Sammellinse bündelt das einfallende Licht auf die Detektorfläche. Die Photodiode kann über ein Oszilloskop oder ein Spannungsmessgerät ausgelesen werden.		Mit den Spiegeln, dem Laser und dem Strahlteiler wird, wie in der Abbildung 1 gezeigt, ein [[EXP:Michelson Interferoometer\|Michelson-Interferometer]] aufgebaut. Als Detektor wird eine Photodiode verwendet. Um Umgebungslicht möglichst gut abzuschirmen wird an die Photodiode ein Lensetube geschraubt. Eine Sammellinse bündelt das einfallende Licht auf die Detektorfläche. Die Photodiode kann über ein Oszilloskop oder ein Spannungsmessgerät ausgelesen werden.

	[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 1: Aufbau des Michelson-Interformeters mit Photodiode. Im Versuchsteil 1 befindet sich die ,,Bombe" außerhalb des Strahlengangs. Im Versuchsteil 2 befindet sich die ,,Bombe" im Strahlengang. ]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 1: Aufbau des Michelson-Interformeters mit Photodiode. Im Versuchsteil 1 befindet sich die ,,Bombe" außerhalb des Strahlengangs. Im Versuchsteil 2 befindet sich die ,,Bombe" im Strahlengang. ]]

8>Kstuetz am 2. August 2022 um 12:56 Uhr

2022-08-02T12:56:18Z

← Nächstältere Version		Version vom 2. August 2022, 12:56 Uhr
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	{\|		{\|
	https://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/de/88x31.png		https://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/de/88x31.png
	~~Dieses Werk ist~~ lizenziert unter ~~einer~~ [https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de ~~Creative Commons Namensnennung - Nicht~~-~~kommerziell~~ - ~~Weitergabe unter gleichen Bedingungen~~ 4.0 ~~International Lizenz.~~]		Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter [https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de CC BY-NC-SA 4.0]
	\|}		\|}

8>Kstuetz: /* Fotos */

2021-09-17T15:09:48Z

Fotos

← Nächstältere Version		Version vom 17. September 2021, 15:09 Uhr
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	<div class="row">		<div class="row">
	<div class="large-8 large-centered columns">		<div class="large-4 large-centered columns">
	<ul class="example-orbit" data-orbit>		<ul class="example-orbit" data-orbit>
	<li class="active">		<li class="active">

8>Aprokop am 23. August 2021 um 18:35 Uhr

2021-08-23T18:35:58Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. August 2021, 18:35 Uhr
Zeile 49:		Zeile 49:

	== Sicherheitshinweise ==		== Sicherheitshinweise ==
	Beim Arbeiten mit Laser ist stets darauf zu achten, zur Justage Beamblocker zu verwenden.		Beim Arbeiten mit Laser ist stets darauf zu achten, zur Justage Beamblocker zu verwenden. Handschmuck wie Ringe oder Uhren sollten abgelegt werden, um ungewollte Reflexionen zu vermeiden.
	Handschmuck wie Ringe oder Uhren sollten abgelegt werden, um ungewollte Reflexionen zu vermeiden.		* [[BA:Elektrische Geräte, Anlagen und Leitungen\|Elektrische Geräte, Anlagen und Leitungen]]
			* [[BA:Laser der Klassen 1M, 2, 2M, 3A (insb. Laserpointer)\|Laser der Klassen 1M, 2, 2M, 3A (insb. Laserpointer)]]

	== Fotos ==		== Fotos ==

8>Treinsch: /* Interpretation */

2021-08-06T12:00:40Z

Interpretation

← Nächstältere Version		Version vom 6. August 2021, 12:00 Uhr
Zeile 36:		Zeile 36:
	* Das Photon nimmt den Weg 2. Beim erneuten Passieren des Strahlteilers nimmt es entweder den Weg zum Detektor oder den Weg zurück zum Laser. Beides passiert mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 %. Bleibt der Detektor dunkel lässt sich keine Aussage darüber treffen, ob sich eine scharfe Bombe in Arm 1 befindet. Trifft das Photon auf den Detektor wissen wir direkt, dass sich ein Objekt in Arm 1 befindet, da das Interferenzbild zerstört wurde.		* Das Photon nimmt den Weg 2. Beim erneuten Passieren des Strahlteilers nimmt es entweder den Weg zum Detektor oder den Weg zurück zum Laser. Beides passiert mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 %. Bleibt der Detektor dunkel lässt sich keine Aussage darüber treffen, ob sich eine scharfe Bombe in Arm 1 befindet. Trifft das Photon auf den Detektor wissen wir direkt, dass sich ein Objekt in Arm 1 befindet, da das Interferenzbild zerstört wurde.
	* Das Photon nimmt den Weg 1 und die Bombe explodiert. Wir wissen, dass eine scharfe Bombe in Arm 1 stand.		* Das Photon nimmt den Weg 1 und die Bombe explodiert. Wir wissen, dass eine scharfe Bombe in Arm 1 stand.
	* ~~Wir messen~~ das Photon am Detektor~~: Entweder~~ steht ~~keine~~ Bombe ~~in Arm 1 oder~~ das Photon ~~hat klassisch~~ den Weg ~~2 genommen --> Wir wissen nicht~~, ~~was passiert ist.~~		* Möglicherweise hat das Photon nicht mit der Bombe gewechselwirkt. Die Interferenz bleibt erhalten und der Detektor bleibt dunkel.
	* Wir messen das Photon ~~nicht~~ am Detektor und ~~die Bombe explodiert nicht: Das bedeutet, dass~~ keine ~~Interferenz stattgefunden hat, weil in Arm 1~~ die Bombe ~~steht. Wir haben~~ also ~~die Bombe~~ detektiert, obwohl ~~wir klassisch~~ keine Wechselwirkung ~~zwischen Photon und~~ Bombe ~~haben konnte, da diese sonst explodiert wäre~~.		Nun können wir die einzelnen Situationen von der Messseite aus auswerten, wenn eine Bombe im Strahlengang steht. In 50 % der Fälle trifft das Photon auf die Bombe und die Bombe explodiert. In 25 % der Fälle nimmt das Photon den zweiten Weg, die Interferenz bricht zusammen und wir messen das Photon am Detektor. In den verbleibenden 25 % der Fälle bleibt der Detektor dunkel und wir können keine Aussage treffen. Mit 25 prozentiger Wahrscheinlichkeit wird die Bombe also detektiert, obwohl es keine direkte Wechselwirkung mit der Bombe gab.

			Im Analogieexperiment sprechen wir statt von Wahrscheinlichkeiten über Lichtintensitäten. Die mit 25 % gemessene Lichtintensität nach dem Blockieren eines Strahlengangs entspricht der Wahrscheinlichkeit im Einzelphotonenexperiment.

	[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter_Ergebniss.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 2: Zeitlicher Verlauf der Lichtintensität auf der Photodiode auf einem Oszilloskop. Im 1. Bereich wurde der Laser komplett blockiert. Im 2. Bereich wurde die Bombe in einen der zwei Strahlengänge platziert. Im 3. Bereich befindet sich kein Objekt im Strahlengang.]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_Michelson-Interformeter_Ergebniss.jpg\|600px\|thumb\|Abbildung 2: Zeitlicher Verlauf der Lichtintensität auf der Photodiode auf einem Oszilloskop. Im 1. Bereich wurde der Laser komplett blockiert. Im 2. Bereich wurde die Bombe in einen der zwei Strahlengänge platziert. Im 3. Bereich befindet sich kein Objekt im Strahlengang.]]

8>Treinsch: /* Interpretation */

2021-08-06T10:01:54Z

Interpretation

← Nächstältere Version		Version vom 6. August 2021, 10:01 Uhr
Zeile 34:		Zeile 34:
	== Interpretation ==		== Interpretation ==
	Klassisch kann die Halbierung der Intensität so erklärt werden, dass die Bombe die Hälfte des Lichts absorbiert. Geht man von einer kontinuierlichen Lichtquelle zu einer Einzelphotonenquelle über, lässt sich das System nur noch mit Wahrscheinlichkeiten beschreiben. Betrachten wir nun ein einzelnes Photon als unteilbares, diskretes Teilchen und bezeichnen die Interferometerarme als Arm 1 und Arm 2. Am Strahlteiler hat das Photon die Wahl, ob es Weg 1 oder 2 geht. Auf dem Rückweg wird das Photon entweder von der Photodiode gemessen oder aber in den Laser zurückgeschickt. Wird das Interferometer nun so eingestellt, dass das Photon durch destruktive Interferenz nie an der Photodiode detektiert wird, dann kommt die Bombe ins Spiel. Wird nun eine Bombe oder Schirm o.B.d.A. in den ersten Interferometerarm gestellt, kann keine Interferenz mehr stattfinden, da ein Laufweg blockiert ist. Dies gilt nur für den Fall einer "scharfen" Bombe. Handelt es sich zum Beispiel um einen Blindgänger, also um eine Bombe, die das Photon nicht detektiert und damit nicht wechselwirkt, handelt es sich wieder um ein klassisches Michelson-Interferometer ohne Bombe. Es ergeben sich folgende Möglichkeiten:		Klassisch kann die Halbierung der Intensität so erklärt werden, dass die Bombe die Hälfte des Lichts absorbiert. Geht man von einer kontinuierlichen Lichtquelle zu einer Einzelphotonenquelle über, lässt sich das System nur noch mit Wahrscheinlichkeiten beschreiben. Betrachten wir nun ein einzelnes Photon als unteilbares, diskretes Teilchen und bezeichnen die Interferometerarme als Arm 1 und Arm 2. Am Strahlteiler hat das Photon die Wahl, ob es Weg 1 oder 2 geht. Auf dem Rückweg wird das Photon entweder von der Photodiode gemessen oder aber in den Laser zurückgeschickt. Wird das Interferometer nun so eingestellt, dass das Photon durch destruktive Interferenz nie an der Photodiode detektiert wird, dann kommt die Bombe ins Spiel. Wird nun eine Bombe oder Schirm o.B.d.A. in den ersten Interferometerarm gestellt, kann keine Interferenz mehr stattfinden, da ein Laufweg blockiert ist. Dies gilt nur für den Fall einer "scharfen" Bombe. Handelt es sich zum Beispiel um einen Blindgänger, also um eine Bombe, die das Photon nicht detektiert und damit nicht wechselwirkt, handelt es sich wieder um ein klassisches Michelson-Interferometer ohne Bombe. Es ergeben sich folgende Möglichkeiten:
	* Das Photon nimmt den Weg 2. Beim erneuten Passieren des Strahlteilers ~~nimme~~		* Das Photon nimmt den Weg 2. Beim erneuten Passieren des Strahlteilers nimmt es entweder den Weg zum Detektor oder den Weg zurück zum Laser. Beides passiert mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 %. Bleibt der Detektor dunkel lässt sich keine Aussage darüber treffen, ob sich eine scharfe Bombe in Arm 1 befindet. Trifft das Photon auf den Detektor wissen wir direkt, dass sich ein Objekt in Arm 1 befindet, da das Interferenzbild zerstört wurde.
	~~Wir messen das Photon an der Bombe (sie explodiert); dies geschieht klassisch~~ mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 %.		* Das Photon nimmt den Weg 1 und die Bombe explodiert. Wir wissen, dass eine scharfe Bombe in Arm 1 stand.
	* Wir messen das Photon am Detektor: Entweder steht keine Bombe in Arm 1 oder das Photon hat klassisch den Weg 2 genommen --> Wir wissen nicht, was passiert ist.		* Wir messen das Photon am Detektor: Entweder steht keine Bombe in Arm 1 oder das Photon hat klassisch den Weg 2 genommen --> Wir wissen nicht, was passiert ist.
	* Wir messen das Photon nicht am Detektor und die Bombe explodiert nicht: Das bedeutet, dass keine Interferenz stattgefunden hat, weil in Arm 1 die Bombe steht. Wir haben also die Bombe detektiert, obwohl wir klassisch keine Wechselwirkung zwischen Photon und Bombe haben konnte, da diese sonst explodiert wäre.		* Wir messen das Photon nicht am Detektor und die Bombe explodiert nicht: Das bedeutet, dass keine Interferenz stattgefunden hat, weil in Arm 1 die Bombe steht. Wir haben also die Bombe detektiert, obwohl wir klassisch keine Wechselwirkung zwischen Photon und Bombe haben konnte, da diese sonst explodiert wäre.