tweespletenexperiment

[Professor Puntje]

Dat het ook nog golfjes blijken te zijn, ik snap er niets van, maar dat is dan maar zo.

 
Waarom zou er geen sprake kunnen zijn van objecten die noch zuivere deeltjes zijn, noch zuivere golven? Het golven/deeltjes-probleem lijkt een beetje op de geforceerde keuze tussen Ajax en Feyenoord die ik op mijn Lagere School werd geacht te maken.

[Olof Bosma]

En straks blijkt het een en dezelfde club te zijn!
Maar misschien heb je wel gelijk. Alleen zijn tot nu toe alleen golf- en deeltjeseigenschappen gevonden.

[always]

Onderstaande meneer vertelt dat de kopenhagen interpretatie zegt dat een golf(functie) door meting een deeltje wordt.
 
minuut 12:50
 

[Olof Bosma]

Het door jou aangewezen deel gaat over het beïnvloeden van de situatie door een meting.
Op zich vind ik dat verschijnsel niet vreemd. Een meting beïnvloed de situatie alleen niet wanneer de hoeveelheid onttrokken energie door de meting verwaarloosbaar is. En dat kan nu eenmaal niet op kwantumniveau.
Voor bepaalde denkexperimenten kan ik me voorstellen dat het handig is om er vanuit te gaan dat een golffunctie door meting verandert in een deeltje. Maar of je dat iets dichter bij de realiteit brengt betwijfel ik.

[always]

Hoe verhoudt zich eigenlijk het interferentie patroon met het principe van fermat? Als immers licht een deeltje is en blijft zou het volgens dat principe toch rechtdoor moeten gaan, toch besluit het uit te waaieren, maar is dat niet een omweg?

[Olof Bosma]

Bij het principe van Fermat gaat het over de snelste weg tussen twee punten. Maar hier is sprake van twee wegen: van de bron naar de spleet en dan van de spleet (die weer een bron wordt) naar een punt op de achterwand.
Sowieso zou ik bij het nadenken over het interferentiepatroon in 'golfverschijnsel' denken. In de deeltjesbeschouwing is het onbegrijpelijk (hoewel de kwantummechanica het patroon niet tegen spreekt, maar volgens mij begrijpt daar ook niemand wat van).

[jkien]

En wat ik me ook afvraag is dan hoeveel tijd er tussen de fotonen mag zitten om nog een interferentie patroon te houden. Stel, even overdreven gezegd, dat je elke dag 1 foton door de spleten stuurt , krijg je dan ook nog een interferentie patroon?

 
Bij de dubbelspleet gaat het altijd om een foton dat, via twee wegen, met zichzelf interfereert, niet om twee verschillende fotonen. Het foton is een golfpakket met een zekere 'coherentielengte' die afhangt van hoe het foton bij zijn ontstaan gemaakt werd. Als het weglengteverschil groter is dan de coherentielengte dan is er geen interferentie meer.

[always]

Ik begrijp inmiddels dat het inderdaad niets uit zou maken hoeveel tijd er tussen zit, maar zou het ook mogelijk zijn dat een foton niet precies twee dezelfde golven vormt zodat er geen sprake is van coherentie?

[jkien]

Het tijdverschil maakt wel uit, want het moet kleiner zijn dan de coherentietijd, dat is de coherentielengte gedeeld door de lichtsnelheid. Bij lasers mag je denken aan coherentietijden van 1 ns tot 1 ms (coherentielengte 0.3 m tot 300 km).

 

Als de spleten kleiner zijn dan de golflengte dan leveren ze het standaard interferentiepatroon van de dubbelspleet op.

[always]

Ik kan nergens goed achterhalen waardoor dan de coherentielengte wordt bepaald. Dus wat houdt coherentielengte van een fotongolf dan in?
Het lijkt dan te gaan over de coherentie van de golven nadat deze door de spleet zijn gegaan. Maar het gaat toch om de tijd tussen de afvuring van de fotonen voor de spleet?
 
En wat is dan de oorzaak dat een foton na de spleet altijd gelijke golven produceert en niet bijv. eentje van een kwart en de andere van driekwart? 

[jkien]

Wanneer het foton afgevuurd werd doet er niet toe. De zon maakt licht met een coherentietijd van 0.01 picoseconde (ik noem maar een getal), en 8 minuten later treft het je oog, nog steeds met dezelfde coherentietijd. De tijdsduur van een laserpuls is minimaal de coherentietijd, die bepaald wordt door de verblijfstijd in de spiegelkamer.

 

Een spleet is geen filter. Alle pieken en dalen die erin gaan moeten er ook uit komen.

[always]

Ik begrijp niet goed wat met coherentielengte en tijd wordt bedoeld dan. Kun je dat eens op een eenvoudige manier uitleggen?
 
En nog even een vraag, een beetje off-topic, maar als een elektron tussen twee atoom kernen in een molecuul gaat, dan ontstaat daar soms een staande golf. Dat is dus ook een interferentie van dat elektron. Hierbij lijkt het er dus ook op dat een elektron met zichzelf interfereert. Kan je die interferentie vergelijken met die van het tweespletenexperiment?

[jkien]

Een foton zit verpakt in een golfpakketje dat van A naar B reist. Langs de x-as ziet het golfpakketje eruit als een golftreintje, in dit geval ongeveer 5 foton-golflengtes lang. de lengte van het golftreintje is de coherentielengte. Het aantal golflengtes verandert onderweg niet.
 

 
Een elektron in een atoom interfereert met zichzelf en vormt een staande golf, ja. Maar in het atoom zit geen spleet, dus afgezien van de interferentie zie ik geen overeenkomst met de dubbelspleet.

[always]

Bedankt, maar het zou kunnen zijn dat we langs elkaar heen praten. Want om een patroon te krijgen heb je van dat golfpakketje toch eigenlijk maar minimaal één golflengte nodig, die zich dan in tweeen splitst en vervolgens met zichzelf interfereert?! De coherentielengte lijkt dan toch niet van belang, zodat je een dag later nog één foton stuurt met eenzelfde patroon? Of is het echt vereist om een interferentiepatroon te krijgen dat er meerdere fotonen achter elkaar pas een patroon kunnen vormen?

[Professor Puntje]

Er moet toch wel ergens een animatie te vinden zijn waarbij je die waarschijnlijkheidsgolf door de twee spleten ziet gaan...?