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...
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
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
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
