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Photonenexperimente zur Polarisation

  • Thomas FilkEmail author
Chapter

Zusammenfassung

Der Einstieg in die Quantenmechanik, ausgehend von Experimenten zur Polarisation von Licht – bzw., bei sehr geringer Intensität, von Photonen –, bietet mehrere Vorteile:
  1. 1.

    Polarisationsphänomene mit Licht sind teilweise aus dem Alltag vertraut: Sonnenbrillen und Polarisationsfilter für Kameras, manche 3D-Brillen und die Teilreflexion und Teilbrechung von Licht an Glasscheiben oder an einer Wasseroberfläche sind bekannt, sodass Experimente mit polarisiertem Licht hier anknüpfen können.

     
  2. 2.

    Polarisation lässt sich durch die Orientierung einer Achse beschreiben: Ein Polarisationszustand wird mathematisch durch einen eindimensionalen Vektorraum – d. h. einen ‚Strahl‘ – dargestellt. Die Menge aller Polarisationszustände lässt sich in einem (komplexen) zweidimensionalen Vektorraum darstellen und ist damit ein Beispiel für ein Zweizustand-System. Für lineare Polarisationen reicht sogar ein zweidimensionaler reeller Vektorraum, der in der Schule bereits bekannt ist.

     
  3. 3.

    Über die Zerlegbarkeit von Polarisationszuständen bezüglich orthogonaler Achsen lässt sich der für die Quantentheorie fundamentale Begriff der Superposition einführen.

     
  4. 4.

    Eine typische ‚Messung‘, beispielsweise mit einem Polarisationsfilter, beeinflusst den Polarisationszustand von Licht: Messungen verändern einen Zustand.

     
  5. 5.

    Im Allgemeinen führt die Reihenfolge, in der Polarisationsfilter aufgestellt werden, zu unterschiedlichen Zuständen: ‚Messungen‘ kommutieren nicht.

     

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© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Physikalisches InstitutUniversität FreiburgFreiburgDeutschland

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