Würzburger Quantenphysik-Konzept

V14 Polarisiertes Licht / polarisierte Photonen

objektiver Zufall Grangier/Aspect: Unteilbare Photonen

Lehrtext/Inhalt

Glossar  wissenschaftliche Experimente

Im- pres- sum

Licht üblicher Intensität (links) und einzelne Photonen (rechts) durchlaufen erst einen Polarisator, der einen be-stimmten Polarisationszustand herstellt, und dann einen Analysator, der unter einem Winkel φ gegenüber dem Analysator gedreht ist.

Die Ergebnisse sind ganz unterschiedlich, typisch für das Verhalten von Quanten:

E

1. Bei einer elektromagnetischen Welle wird durch den Analysator die Intensität der Welle reduziert nach der Gleichung I = I0.cos2(φ) mit dem Winkel φ zwischen Analysator und Polarisator.

2. Photonen treten entweder ganz durch den Analysator oder gar nicht. Hier spielt wieder der "objektiver Zufall " eine Rolle.

3. Die Wahrscheinlichkeit für den Durchtritt von einzelnen Photonen ist P = cos2(φ), wenn der Analysator unter dem Winkel φ gegenüber dem Polarisator gedreht ist. Es gibt also immer Photonen, die durchtreten können, außer, wenn Polarisator und Analysator gekreuzt sind, also bei φ = 900.

4. Man kann aus der Polarisation eines einzelnen Photons, das den Analysator passiert hat, nicht zurückschließen auf die Polarisation, die es vorher gehabt hat.

Hinweis:  Vom Autor stammt ein Simulationsprogramm und Hinweise zu leicht durchführbaren Schülerversuchen zur Thematik.