Double slit experiment - waar is de super positie?

[Ghoxer]

Als de foton aan komt als golf is het toch logisch als de golf door tweeën ‘gesplitst’ wordt? In video’s zeggen ze dat het deeltje zich deelt als hij voor de double slit is, dat hoeft toch niet als het al een golf is voordat hij bij de double slit komt? Of bedoelen ze met super positie de golf die door tweeën is gesplitst door de dubbele spleet?

Bedankt alvast

[physicalattraction]

Als je het foton als golf beschouwt, dan is het inderdaad "logisch" dat deze door beide spleten tegelijkertijd gaat. Het hele idee achter dit experiment is dan ook om aan te tonen dat een foton als golf beschouwd kan worden.

Er zijn echter ook experimenten waaruit blijkt dat een foton als deeltje beschouwd kan worden. Dit leidt tot dualiteit van golven en deeltjes.

[Typhoner]

Het hele idee achter dit experiment is dan ook om aan te tonen dat een foton als golf beschouwd kan worden.

nuja, dat licht een golf is was al eerder bekend dan dat licht uit deeltjes bestaat - dus daar brengt de proef niets speciaals bij (toen men dit double-slit fenomeen voor het eerst observeerde had men geen notie van fotonen).

Andersom is het het natuurlijk wel nieuw wanneer je met elektronen (deeltjes) gaat schieten, en hetzelfde patroon waarneemt.

[physicalattraction]

nuja, dat licht een golf is was al eerder bekend dan dat licht uit deeltjes bestaat - dus daar brengt de proef niets speciaals bij (toen men dit double-slit fenomeen voor het eerst observeerde had men geen notie van fotonen).

Wikipedia is het daar niet met je eens:

Young's experiment, performed in the early 1800s, played a vital part in the acceptance of the wave theory of light, vanquishing the corpuscular theory of light proposed by Isaac Newton, which had been the accepted model of light propagation in the 17th and 18th centuries.

[Typhoner]

Uiteraard, maar het is fout om er op dat ogenblik fotonen bij te betrekken. Daar doelde ik op.

[Jan van de Velde]

Dan praten we nog langs elkaar heen denk ik, want of je nou praat over "corpuscules" of over fotonen is toch ook maar dat dat corpuscuul intussen een naam "foton" heeft gekregen?

[Typhoner]

akkoord.

Maar goed: het eerste wat echt bewezen werd, was het golfkarakter. Is dat een juiste stelling?

[Jan van de Velde]

Dat is het werk van Young, Fresnel en Maxwell ja, voorzover ik weet, begin 19e eeuw. De deeltjestheorie vond pas bewijs met de vondst van het foto-elektrisch effect en de verklaring ervan, en dan praten we eind 19e begin 20e eeuw. (Hertz, Lenard, Planck en Einstein).

En voorzover we nu weten hebben ze allebei gelijk, en dus waarschijnlijk allebei ongelijk.

[sirius]

Een interessant idee wat Alain Aspect naar voren schoof tijdens zijn praatje op physics@veldhoven 2012:

Het foto-elektrisch effect toont niet perse aan dat fotonen gequantizeerd zijn, als je al hebt aangenomen dat electronen en hun energie-niveaus gequantizeerd zijn.

[Jan van de Velde]

Het foto-elektrisch effect toont niet perse aan dat fotonen gequantizeerd zijn, als je al hebt aangenomen dat electronen en hun energie-niveaus gequantizeerd zijn.

En wat was de uitleg achter die idee?

[sirius]

En wat was de uitleg achter die idee?

De overgang van een gebonden naar een vrij electron is een resonant process, wat dus alleen plaats vind voor licht van de juiste frequentie. Kortom licht met een te lage frequentie, i.e. lager dan de bindingsenergie, zal geen electron vrij maken. Licht van een te hoge frequentie zorgt voor een resonantie tussen gebonden electronen en hoger energetische vrij electronen, wat er voor zorgt dat de 'extra energie van het foton' om wordt gezet in kinetische energie van het electron.

Dit mechanisme sluit niet uit dat halve fotonen, of andere fracties van het foton, kunnen worden waargenomen. Kortom het is geen bewijs voor het bestaan van gequantizeerde, i.e. deeltjes-achtige, fotonen.

[Jan van de Velde]

Dit verhaal rammelt, of je weergave ervan rammelt.

Kortom licht met een te lage frequentie, i.e. lager dan de bindingsenergie, zal geen electron vrij maken.

Hier gaat het dan toch kennelijk niet om (resonantie)frequentie maar om energie?

Licht van een te hoge frequentie zorgt voor een resonantie tussen gebonden electronen en hoger energetische vrij electronen, wat er voor zorgt dat de 'extra energie van het foton' om wordt gezet in kinetische energie van het electron.

Hier heeft "het foton", oftewel zo te lezen tóch een energie-eenheid, wat energie over.

Als dit een tegenspraak moet zijn van foton als een gekwantiseerd pakketje energie dan wil ik dit verhaal wel eens herschreven zien zonder het woord foton maar met het woord "lichtgolf" of "lichtstraal" ervoor in de plaats.

[sirius]

Dit verhaal rammelt, of je weergave ervan rammelt.

Hier gaat het dan toch kennelijk niet om (resonantie)frequentie maar om energie?

Hier heeft "het foton", oftewel zo te lezen tóch een energie-eenheid, wat energie over.

Als dit een tegenspraak moet zijn van foton als een gekwantiseerd pakketje energie dan wil ik dit verhaal wel eens herschreven zien zonder het woord foton maar met het woord "lichtgolf" of "lichtstraal" ervoor in de plaats.

Hier is een duidelijker stuk van Grangier:

"Actually, it has been shown later that photoemission, taken by itself, does not

really “prove” the quantization of the light. This can be realized by calculating [5] the ionization

probability of quantized atoms submitted to a classical (wave-like) field oscillating at frequency

ν : one does find the energy threshold effect, and even Einstein’s formula. But then hν appears

from Fermi’s golden rule, due to Bohr’s formula ν = (Einitial − Efinal)/h, rather than from the

field quantization. Though the consistency of such a “semi-classical” model can be questioned, a

full proof of the quantization of the field from photocounting events had yet to come. Of course,

isolating a single photon would have put this ambiguity to an end. But in spite of its early birth, a

single photon had never been “seen” for the first eighty years of its existence, essentially because

it had not been possible to control how individual photons are emitted by a light source."

uit de volgende bron http://www.bourbaphy.fr/grangier.pdf

Kortom, mijn weergave was hoogstwaarschijnlijk minder nauwgezet dan die van Aspect, maar ook hij vraagt zich af of een dergelijke semi-klassieke benadering kan werken. Maar ik ben het er wel mee eens dat dit een sterk argument is om te zeggen dat het foto-elektrisch effect niet het bestaan van fotonen aantoont.

[sirius]

Hier is waarschijnlijk het originele werk van lamb en scully uit 1968: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19680009569_1968009569.pdf

Waarbij Lamb, dezelfde is als de nobelprijswinnaar die de Lamb verschuiving in het spectrum van waterstof heeft verklaard.

[Jan van de Velde]

Maar ik ben het er wel mee eens dat dit een sterk argument is om te zeggen dat het foto-elektrisch effect niet het bestaan van fotonen aantoont.

Ik kan het argument nog niet helemaal volgen, en er zijn er kennelijk meer:

Though the consistency of such a “semi-classical” model can be questioned

Mijn natuurkunde is niet van een dusdanig niveau dat ik dat in vraag zou kunnen stellen, anderen deden dat bljikbaar wel. Goed, het foto-elektrisch effect was dus een sterke aanwijzing, maar kennelijk nog geen sluitend bewijs, voor het bestaan van lichtdeeltjes. Weer wat geleerd.

Intussen achten we dat er overigens wél te zijn, zoals ook in dezelfde bron te lezen valt.