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Versuche

Doppelspaltversuch mit Einzelphotonen (Simulation)

Das Ziel des Versuchs

  • Demonstration von Beugung und Interferenz von Einzelphotonen hinter einem Doppelspalt
Doppelspalt
Spaltabstand
d
Spaltbreite
b
Wellenlänge
λ
Lichtintensität
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 1 Entstehung des bekannte Interferenzmusters bei der Beugung am Doppelspalt durch das Auftreffen einzelner Photonen auf dem Schirm entsprechend ihrer Auftreffwahrscheinlichkeit

Die Simulation zeigt Einzelphotonen, die einen optischen Doppelspalt passieren und auf einen dahinter stehenden Schirm auftreffen. Einzelne Parameter (Spaltabstand \(d\), Spaltbreite \(b\) und Wellenlänge \(\lambda\)) lassen sich variieren.

Zunächst erfolgt eine Bestrahlung des Schirmes als Simulation, indem eine bestimmte Zahl von Photonen pro Sekunde, dargestellt als farbige Pixel, auf den Schirm treffen. Wenn du die Checkbox "Graph" wählst, wird die Intensitäts- bzw. Wahrscheinlichkeitsverteilung als Graph dargestellt.

Bei kleiner Lichtintensität zeigt das Schirmbild eine "körnige" Struktur. Bei extrem herabgesetzter Intensität sind sogar einzelne Einschläge von Photonen festzustellen. Dass die Einschläge einzelner Photonen nicht völlig regellos erfolgen, erkennt man an der nach der klassischen Physik berechneten Intensitätsverteilung am Doppelspalt im unteren Teil der Simulation. Die Wahrscheinlichkeit, in der Höhe eines Intensitätsminimums einen Photoneneinschlag zu beobachten, ist extrem gering.

Hinweis: Wir danken Herrn Markus Niermann für die Idee und wichtige Tipps zu dieser Simulation.