Inhalt1.Atome als Quantenmechnische Teilchen

1.Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, 2.Quanteneraser, Delayed Choice3.Doppelspaltversuche mit Teilchen:

1.Elektronen2.Atome, Moleküle

4.Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission5.Beispiel H2

6.Lichtgitter7.Atomspiegel

2.Wechselwirkung mit Atomen1.Photon-Atom Wechselwirkung

•Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, •Winkel- und Energieverteilungen •Doppelanregung, Interferenzeffekte•Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und Winkelverteilungen•Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse

2.Atome in starken Laserfeldern1.Multiphotonenionisation2.Tunnelionisation3.Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische, hochenergetische Elektronen, Doppelionisation4.Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien

3.Ion-Atom Stöße1.Elektronentransfer2.Ionisation

1. Atome als Quantenmechnische Teilchen 1.1. Wiederholung Interferenz und Doppelspalt, Paradoxien, Delayed

Choice 1.2. Doppelspaltversuche mit Teilchen: 1.2.1. Elektronen 1.2.2. Atome, Moleküle 1.3. Dekohärenz: Teilchenstreuung, Lichtstreuung, thermische Emission 1.4. Beispiel H2 1.5. Lichtgitter 1.6. Atomspiegel 2. Wechselwirkung mit Atomen 2.1. Photon-Atom Wechselwirkung 2.1.1. Wiederholung: Photoeffekt, Comptoneffekt, 2.1.2. Winkel- und Energieverteilungen 2.1.3. Doppelanregung, Interferenzeffekte 2.1.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Energie- und

Winkelverteilungen 2.1.5. Molekulare Photoionisation: Höhere Drehimpulse 2.2. Atome in starken Laserfeldern 2.2.1. Multiphotonenionisation 2.2.2. Tunnelionisation 2.2.3. Der Rückstreumechanismus: Höhere Harmonische,

hochenergetische Elektronen, Doppelionisation 2.2.4. Mehrfachionisation: Mechanismen, Impulse und Energien 2.3. Ion-Atom Stöße 2.3.1. Elektronentransfer 2.3.2. Ionisation 2.3.3. Mehrelektronenprozesse

Deutung des Doppelspaltes I:

Wo ist das Teilchen?

Anfang:Teilchen lokalisiert

Ende:DelokalisiertKeine Antwort auf “Which Way”

Impuls

Impuls

Einsteins Einwand:Impulsmessung am Eintrittsschlitzerlaubt Weg für jedes Photon zu identifizieren

Impuls

Impuls

Bohrs Antwort:Für den Schlitz gilt die UnschärferelationWenn man den Impuls des Schlitzes hinreichend genau festlegt, wird der Ort so unscharf, dass die beiden Schlitze nicht mehrkohärent beleuchtet werden

Bohrs Antwort:Für den Schlitz gilt die UnschärferelationWenn man den Impuls des Schlitzes hinreichend genau festlegt, wird der Ort so unscharf, dass das Interferenz Muster umein halbes Maximum verschoben wird

p

L

p0 = h/

Ortunschärfe des Schlitzes:x =h/p= s /L

s

Wootters&Zurek PhysRevD 19, 473 (1979)

+k0

+k0

sehr grosser Impulsnach oben, weiss relativsicher, dass photon durch unteren Schlitz ging

Fazit:Interferenz oder nicht ist nicht ja/neinsondern hängt an der sicherheit der Informationüber den Weg.

Experiment ist heute technisch möglich

Quantenradierer 1:

1 Teilchen

Polarisator als Quantenradierer

http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/Computer/interfer/interfer.html

Anstelle des hier fehlenden Tafelbilderschauen sie sich den Link und die Simulation an

Quantenradierer 2:

2 verschränkte Teilchen

Gesamtspin 0recht/linkzirkularePolarisationfilerals Welcher-Weg Marker

Abfrageoder löschender “Welcher Weg” Info

M. O. Scully and K. Drühl, Phys. Rev. A 25, 2208 (1982).M. O. Scully, B. G. Englert, and H. Walther, Nature London351, 111 (1991)

http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/Computer/interfer/interfer.html

linear polarisiert

recht/links zirkular

Delayed Choice: no change!

Paper auf Website

Hellmuth et al PRA35,2532 (1987)

Wheeler, Delayed Choice:

Does this result mean that present choice influences past dynamics,in contravention of every formulation of causality? Or does it mean, calculate pedantically and don’t ask questions? Neither;the lesson presents itself rather like this, that the past has no existence except as it is recorded in the present.

Wheeler, J. A., [1978], The Past and the Delayed-Choice Double-slit Experiment,in Mathematical Foundations of Quantum Theory, ed. Marlow,pp. 9-47, Academic Press, New York.

Wheeler, Delayed Choice:

Does this result mean that present choice influences past dynamics,in contravention of every formulation of causality? Or does it mean, calculate pedantically and don’t ask questions? Neither;the lesson presents itself rather like this, that the past has no existence except as it is recorded in the present.

Wheeler, J. A., [1978], The Past and the Delayed-Choice Double-slit Experiment,in Mathematical Foundations of Quantum Theory, ed. Marlow,pp. 9-47, Academic Press, New York.

Echter Doppelspalt schwierig:

Elektron 100eV

1.2*10-10 m

1.2..Interferenz von Teilchen1.2.1.: Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen

"We should say right away that you should not try to set up this experiment. This experiment has never been done in just this way. The trouble is that the apparatus would have to be made on an impossibly small scale to show the effects we are interested in. We are doing a "thought experiment", which we have chosen because it is easy to think about. We know the results that would be obtained because there are many experiments that have been done, in which the scale and the proportions have been chosen to show the effects we shall describe".

Feynman Lectures:"We choose to examine a phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in it the heart of quantum mechanics. In reality, it contains the only mystery."

1.2..Interferenz von Teilchen1.2.1.: Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen Jönsson: echter Doppelspalt 1957

1 Young's double-slit experiment applied to the interference of single electrons 2 Galileo's experiment on falling bodies (1600s) 3 Millikan's oil-drop experiment (1910s) 4 Newton's decomposition of sunlight with a prism (1665-1666) 5 Young's light-interference experiment (1801) 6 Cavendish's torsion-bar experiment (1798) 7 Eratosthenes' measurement of the Earth's circumference (3rd century BC) 8 Galileo's experiments with rolling balls down inclined planes (1600s) 9 Rutherford's discovery of the nucleus (1911) 10 Foucault's pendulum (1851)

Physics World Sept 2002Top 10 beautiful experiments

Echter Doppelspalt schwierig:

Elektron 100eV

1.2*10-10 m

1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen

reale Lichtquelle

Fresnel Biprisma

2 kohärenteVirtuelle Lichtquellen

1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen

1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen

reale Lichtquelle

Analogon zum Doppelspalt

Möllenstedt/Düker (1956): Doppelspalt mit Elektronen

Faden+0.001 mm!

Elektronenquelle

Film

- -

•Extrem vibrationsarmer Aufbau•Sehr lokalisierte Elektronenquelle

http://www.hqrd.hitachi.co.jp/em/doubleslit.cfm

http://www.hqrd.hitachi.co.jp/em/doubleslit.cfm

http://www.ati.ac.at/~summweb/ifm/main.html

Particles (electrons or ions) which are emitted from a sharp tungsten tip (right)may pass a thin wire either on the left or right hand side.

By applying a voltage to the wire the two beam parts overlap and interfere (left

Keine Spannung: Schatten mit Beugung an KanteMit Spannung: Interferenz

hier