Hallo! Mal wieder eine Offtopic-Rätselfrage: Bei Licht gibt es konstruktive und destruktive Interferenz (siehe z.B. Doppelspalt). Wenn man es nun schafft, zwei Laserstrahlen mit exakt gleicher Wellenlänge (monochromatisch) exakt 180° Phasenverschoben zu überlagern, dann sollte es doch dunkel sein?! Wo aber ist dann die Energie hin? Wirds warm? Oder was passiert? Oder wenn man es als Teilchen anschaut: wo sind die Photonen hin? Danke für eure Theorien...
Da ja gilt e=mc2, entsteht dabei Masse, die als Lichtstaub zu Boden fällt ;-) Zeig erst mal, wie Du dies erreichen willst. Gruss Andy
Diese Frage darfst du nicht unter dem Wellen/Teilchen Dualismus der klassischen Physik betrachten. Du musst diese Fragestellung unter dem Gesichtpunkt der Quantenphysik sehen. Letztendlich Superpositionierst du nur die PSI-Funktion, also die Wahrscheinlichkeit mit welcher sich ein Quant an einem bestimmten Ort aufhaellt. So wird die Energie bei der destruktiven Inteferenz nicht Vernichtet, sondern befindet sich nicht an dem Ort an dem die Inteferenz auftritt, da fuer diesen Ort die rechnerische Aufenthaltswahrscheinlichkeit gegen Null laeuft. Daher auch die Moeglichkeit das ein Quant mit sich selbst inteferiert. Doch auch die Quantenphysik ist ein Modell das die Wirklichkeit nicht nie exakt wiedergeben wird, sondern uns nur hilft die realitaet festzuhalten. Daher im Sinne Schroedingers: Die Katze lebt und ist zugleicht tod .... Gruesse moe
Du läufst gegen eine Wand, schiebst wie blöd aber nichts bewegt sich, wo geht da die Energie hin? Thomas
@andy Also realisieren könnte man das Experiment mit folgender Anordnung: * http://de.wikipedia.org/wiki/Michelson-Interferometer
Das Problem bei einer solchen Anordnung ist, dass an einem halbreflektiwerenden Spiegel der Strahl niemals mit gleicher Amplitude und Phase aus beiden Richtungen herauskommt. Gruss Andy
>Wenn man es nun schafft, zwei Laserstrahlen mit exakt >gleicher Wellenlänge (monochromatisch) exakt 180° Phasenverschoben zu >überlagern, Genau das macht man mit einem (Michelson)-Interferometer. Die Wellenfronten sind allerdings nicht ideale Ebenen, sondern Teile von Kugeloberflächen. Aufgrund der Wegdifferenz hat man unterschiedliche Radien der Kugeloberflächen -- Überlagerung (auf einem Schirm) ergibt dann eine Ringstruktur: Helle und dunkle Ringe, konstruktive und destruktive Interferenz. Interferenz ist damit letztlich eine Umverteilung. Man könnte sich natürlich überlegen, ob man mit geeigneten Optiken die Strahlen so anpassen könnte, dass überall destruktive Interferenz auftritt. Weiß ich nicht.
>Du läufst gegen eine Wand, schiebst wie blöd aber nichts bewegt sich, wo
geht da die Energie hin?
Sie wird als Wärme in Deinem Körper verbraten.
Kraft ist physikalisch gesehen keine Energie. Erst wenn der Weg
dazukommt, wendest Du Energie auf. (E = F x s)
Gruss
Andy
Überall wo destruktive Interferenz auftritt muss gleichzeitig konstruktive Interferenz auftreten. Somit bleibt der Energieerhaltungssatz gewahrt ;-) Siehe auch hier (hab nach destruktive interferenz energieerhaltungssatz gegoogelt) http://science.orf.at/science/ays/143381
>Wenn man es nun schafft, zwei Laserstrahlen mit exakt >gleicher Wellenlänge (monochromatisch) exakt 180° Phasenverschoben zu >überlagern, dann sollte es doch dunkel sein?! Es wäre in der Tat dunkel, aber Dein Gedankenexperiment setzt voraus, dass die Laserstrahlen eine perfekt ebene Welle darstellen. Es ist jedoch physikalisch unmöglich, ein exakt paralleles Lichtbündel zu erzeugen. Der Grund dafür ist, dass es bei jeder Lichtquelle irgendwo eine Öffnung gibt, an der das Licht gebeugt wird. Bei einem "nackten" Laser, d. h. ohne irgendwelche Zusatzblenden etc., ist die beugende Öffnung der Strahlaustrittsspiegel. Deshalb weist auch ein Laserstrahl eine kleine, aber endliche Divergenz auf (man findet sie im Datenblatt angegeben). Es ist somit tatsächlich unmöglich, ein Lichtbündel herzustellen, das seinen Querschnitt "auf ewig" beibehält; auf genügend großer Entfernungsskala läuft es immer auseinander. Mit Linsen (beugende Öffnung!) kann man annähernd parallele Bündel nur für den Nahbereich realisieren. Damit ist Deine Frage hinfällig. Es wird zwar dunkle Stellen geben, aber nicht ohne helle irgendwo anders, und so ist es prinzipiell immer. Die Energie, die an den dunklen Raumbereichen nicht vorhanden ist, steckt natürlich in den hellen.
@ AVRFan (Gast)
Inhaltlich ähnliches hatte ich ja bereits geschrieben.
>Damit ist Deine Frage hinfällig.
Nicht unbedingt -- man könnte ja auch beliebig gekrümmte, aber identisch
geformte Wellenfronten überlagern.
>Nicht unbedingt -- man könnte ja auch beliebig gekrümmte, aber identisch >geformte Wellenfronten überlagern. Das kann man auch beantworten. Damit es eine Überlagerung ist, müssen die Wellen aus (mindestens) zwei verschiedenen Quellen stammen, die sich nicht am selben Ort befinden können. Man kann sich dann überlegen, dass es mit "zwei Quellen, eine hier, eine da" trotz Formgleichheit dessen, was die Quellen aussenden, nie hinhaut - egal wie man es dreht und wendet. Die einzige Form, mit der es funktionieren würde, ist die ebene Welle. Auch Anordnungen wie "Punktquelle, die eine Kugelwelle aussendet; darum eine zweite, schalenförmige Quelle, die auch eine gleichfrequente Kugelwelle aussendet" - irgendwo ist immer ein Haken, der einem einen Strich durch die Rechnung macht. Herauszufinden, wo genau, kann man als nette kleine Denksportaufgabe ansehen.
Ich meine dass ein Spalt eine Huygenquelle sein wird, und die Wellenausbreitung kreisformig auseinanderlaufen wird. Somit wird es konstruktive und destruktive Interferenz geben.
In Sachen "gegen die Wand drücken und nichts bewegen": Da gibt's keine pysikalische Energie. (Und die Geistige verflüchtigt sich...) Aber zur Interferenz, du musst immer den ganzen Raum betrachten. Zwei gleich starke Punktlichtquellen mit gleicher Wellenlänge erzeugen durch Interferenz im Raum dunkle und helle Stellen. In Summe entspricht die Helligkeit der Summe der beiden Einzelhelligkeiten. Du kannst eine beliebig geformte Lichtquelle als Anordnung beliebig vieler Punktlichquellen zusammensetzen. (War das nicht irgen so ein Hauptsatz?) Und jetzt zeig uns mal eine, die in alle Richtungen absolut dunkel leuchtet... virtuPIC /ggadgets for tools & toys
Wenn ihr euch an der Existenzfrage aufhängt, also ob es überhaupt machbar ist, dann formuliert die Frage doch so: Mit welcher Theorie lässt sich das Phänomen beschreiben (modellieren) und welche Resultate liefert sie dann.
Ich stelle mir das so vor: Wellenmodell ( Huygens ): Jede Stelle des Raumes ist Ort einer ( neuen ) Elementarwelle, alle Elementarwellen addieren sich an jedem Ort. Es sind zwei Lichtsender gegeben, die synchron einfarbiges Licht ( d.h. Spektrallinie unendlich schmal, Phasenunterschied = 0 ) aussenden. Stehen sie sich genau gegenüber und sind in einer Linie ausgerichtet, in einem solchen Abstand, dass sich die Elementarwellen an jeder Stelle auslöschen, gibt es an den "Ausgängen" der beiden Lichtquellen eine Art "Kurzschluss", sodass es entsprechende Auswirkung bei den Quellen geben müsste. Analoges Gedankenexperiment wäre: "Ideales" Kurzschliessen eines aufgeladenen, "idealen", also verlustfreien Kondensators mit der Ausdehnung von "Null": Da kann die Energie W=CU²/2 auch nirgendwo hin ! Beides ist natürlich hypothetisch: Zwei exakt kollineare, synchron strahlende Lichtquellen "geht nicht", genauso wenig wie der "ideale" Kondensator, "ideal" kurzgeschlossen. Gruss
Nicht_neuer_Hase wrote: > Analoges Gedankenexperiment wäre: > "Ideales" Kurzschliessen eines aufgeladenen, "idealen", also > verlustfreien Kondensators mit der Ausdehnung von "Null": Da kann die > Energie W=CU²/2 auch nirgendwo hin ! Versteh ich nicht. Die Energie würde als Strahlung frei und sich in den umgebenden Raum verflüchtigen. Aber zurück zur Lichtwelle: Ich würde sagen, die Energie steckt im Wellenfeld, die Interferenz bewirkt lediglich - wie schon oben von anderen geschrieben - eine räumliche Umverteilung.
"Versteh ich nicht. Die Energie würde als Strahlung frei und sich in den umgebenden Raum verflüchtigen." => Geht nicht, da räumliche Ausdehnung des angenommenen, "idealen" Kondensators = 0. Gruss
Nicht_neuer_Hase wrote: > "Versteh ich nicht. Die Energie würde als Strahlung frei und sich in den > umgebenden Raum verflüchtigen." > > => Geht nicht, da räumliche Ausdehnung des angenommenen, "idealen" > Kondensators = 0. > > Gruss Dann kann er aber auch keine Ladung halten... also erübrigt sich das Gedankenexperiment, weil es nichts zu Erklärung des Verbleibs der Energie bei destruktiver Interferenz beiträgt.
Exakt kollineare, phasenstarr synchronisierte Lichtquellen sind auch nicht so leicht zu bauen, ihre Spektrallinie(n) haben immer noch endliche Ausdehnung ... Gruss
> Mit welcher Theorie lässt sich das Phänomen beschreiben (modellieren) > und welche Resultate liefert sie dann. Für meine Erklärung brauchst du nicht besonder viel. Du hast eine Lichtquelle an den Koordinate (xl, yl, zl). Diese gibt Licht einer bestimmten Wellenlänge ab. Die Amplitude dieser Welle ist eine Sinusfunktion der Zeit (t) mit von der Lichtquelle abhängiger Phase (p) und Amplitude (a): LQ(t) = a * sin(t + p). Das gibt dir die Welle einer Lichtquelle im Abstand 1 an. Wenn du dich an einem Punkt P = (x, y, z) befindest, dann ist die Helligkeit = Amplitude umgekehrt proportional zum Abstan und die Phase verschiebt sich linear im Abstand: LP(t) = LQ(t-d) * 1 / (|P - Q|)^2 Wenn du jetzt mehrere Lichtquellen hast, dann musst du für einen Punkt die beiden Werte addieren. Um die Energie rauszukriegen, musst du diese Werte über eine geschlossene Fläche um die versammelten Lichtquellen integrieren, die von jedem Strahl von jeder Lichtquelle aus genau einmal geschnitten wird. Easy, oder? :-) virtuPIC /ggadgets for tools & toys
Die Energie des einen Lichtstrahls wird benötigt um den anderen auszulöschen und umgekehrt...
Und wo bleibt da der Energieerhaltungssatz?
Das ginge nur, wenn das eine Licht eine "negative" Energie hätte, dabei ist es nur Phasenverschoben, also stimmt diese Erklärung nicht. (ich muss gestehen, dass ich mir die auch bis letztens so eingeredet habe :P )
Da Wellen- und Korpuskelmodelle für Licht eben nur Modelle sind, ist die Erklärung bestimmter Lichtphänomene oft weder trivial noch unbedingt anschaulich; unter http://www.wissenschaft.de/wissportal_static/wissportal_foren/detail_msg.php3?forum=136&msg=2057851&referer=thread_136 ( Keine Gewähr für Richtigkeit/Virenfreiheit usw. des Links ! ) steht u.a.: "Wir haben in der nicht linearen Optik gelernt, das sich Photon und Anti-Photon nicht gegenseitig auslöschen, sondern eine skalare oder stehende Welle im RAUM bilden, zeitlich sind sie außer Phase, wir haben somit eine lokale Krümmung des Raumes" ( Beispiel dafür, dass beide Modelle zweckmässig sind, für "Einsteiger": Der äussere Photoeffekt lässt sich gut mit dem Teilchen-Modell gut erklären, mit dem Wellenmodell schlecht. Will man hingegen Brechung/Beugung mit dem Teilchen-Modell erklären, muss man wohl so etwas wie "Flugrichtungswahrscheinlichkeiten" dieser Teilchen bestimmen, da ist das Wellenmodell weit praktischer.) Ist doch was für Einstein-Jünger !? Viele Grüsse
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