Würzburger Quantenphysik- Konzept

G26 Wellen

Wellen im  Anschauungsraum Teilchen_1 

Lehrtext/Inhalt

Glossar  Versuchsliste

Im- pres- sum

Man könnte eine Welle definieren als etwas, was Interferenz zeigt. Die klassische Physik untersucht vor allem Wellen im dreidimensionalen Anschauungsraum, wie etwa Wasserwellen, Schallwellen oder klassische elektromagnetische Wellen. Das elektrische Feld einer elektromagnetischen Welle, die sich in z-Richtung ausbreitet, wird mathematisch z.B. so beschrieben:   Ey = E0 · sin(ω·t - k·z) oder auch Ey = E0 · sin[2·π·(t /T - z/λ)]  mit der Schwingungsdauer T und der Wellenlänge λ, der laufenden Zeit t und der Ortskoordinate in Ausbreitungsrichtung z. Dabei sind Amplitude E0 und Phase ω·t - k·z = 2·π·(t /T - z/λ) zu jedem Zeitpunkt t und an jedem Ort z wohldefinierte Messgrößen, die durch reelle Zahlenwerte beschrieben werden.

Die Wellen der Quantenphysik sind von anderer Art:

Es gibt allerdings Ausnahmen, die erst seit 1963 bekannt sind, als R.J.Glauber die so genannten "kohärente Zustände" neu entdeckte. Mit Hilfe solcher Zustände lassen auch in der Quantenphysik Wellen im dreidimensionalen Anschauungsraum konstruieren, die klassischen Wellen sehr nahe kommen. Solche Zustände gibt es beim Laser und möglicherweise bei manchen Formen eines Bose-Einstein-Kondensats. Bei ihnen sind Amplitude (in engem Zusammenhang mit der Teilchenzahl) und Phase un-be-stimmt. Es gibt für sie eine Un-be-stimmtheitsrelation zwischen den Messgrößen Amplitude (bzw. Teilchenzahl) und der Phase.

Zustände mit be-stimmter Teilchenzahl (so genannte Fock-Zustände) verhalten sich völlig anders und lassen sich nicht mit Wellen im dreidimensionalen Anschauungsraum in Verbindung bringen.