Das "freie" Photon der Quantenelektrodynamik

Horst Hübel (Autor)

Buch | Softcover

136 Seiten

2021
BoD – Books on Demand (Verlag)
978-3-7534-2710-2 (ISBN)

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Im Physikunterricht steht üblicherweise ein Doppelspalt-Versuch mit Laser-Licht im Zentrum, wobei in der Regel sehr viele Photonen beteiligt sind. Aber was geschieht, wenn jeweils nur ein Photon durch den Doppelspalt geschickt wird? Zur Veranschaulichung von Grundfakten der Quantenphysik (Unbestimmtheit, Komplementarität, ...) werden in der Schule in Ermangelung teurer Einzelphotonen-Geräte Polarisationsexperimente mit Laser-Licht durchgeführt. Stellen solche Experimente nur eine Analogie zum Verhalten eines einzelnen Photons dar, oder verhalten sich Einzelphotonen tatsächlich wie klassische elektromagnetische Wellen? Welcher-Weg-Information (WWI) und Interferenz schließen sich gegenseitig aus. Bei einem modifizierten Doppelspaltversuch mit Licht soll der Durchtrittsspalt an der Polarisation jedes Photons mittels eines Analysators abgelesen werden. Die Schüler lernen dabei den Begriff des Quantenradierers kennen, denn durch die Orientierung eines Analysators könne WWI gewonnen werden, oder sie könne entfernt (ausradiert) werden, worauf Interferenz wieder sichtbar wird. Kann die Analysatorstellung wirklich den Durchtrittsort nachträglich und rückwirkend beeinflussen (verzögerte Entscheidung, Retrokausalität)? Ein Hohlraum-Resonator für elektromagnetische Wellen gerät in Resonanz, wenn Wellen mit einer der Eigenfrequenzen des Resonators eingestrahlt werden. Kann der Hohlraum bereits mit einem einzigen Photon in Resonanz geraten? Mit Hohlraum-Resonatoren vor jedem Spalt könnte man so bei einem Doppelspalt-Experiment mit Atomen den Durchtrittsort registrieren und WWI zu erhalten, ohne den Zustand des Atoms zu stören. Zu solchen Fragen gibt das vorliegende Buch Antworten im Sinne der Quantenelektrodynamik, allerdings für freie, nicht an Ladungen gekoppelte elektromagnetische Felder.

Er war viele Jahre als Gymnasiallehrer für Mathematik und Physik in Würzburg tätig und bildete als Seminarlehrer für Physik junge Referendare zu Physiklehrern an Gymnasien aus. Als promovierter Diplomphysiker arbeitete er in der Atom- und Kernphysik und der Festkörperphysik und erwarb sich dabei gründliche Kenntnisse der relativistischen und nichtrelativistischen Quantentheorie und der Vielteilchentheorie. Seine Kenntnisse konnte er auch bei Lehraufträgen an Studenten weitergeben. Während seiner schulischen Tätigkeit betrat er vielfach Neuland im Bereich des forschenden Lernens, vor allem mit Schülerversuchen zur Erarbeitung physikalischer Sachverhalte. Er entwickelte Soft- und Hardware für den Computereinsatz im Physik-Unterricht mit den zugehörigen neuartigen unterrichtlichen Konzepten und entwarf ein neues didaktisches Konzept zur Behandlung der Quantenphysik in der Schule, das "Würzburger Quantenphysik-Konzept (WQPK)", zu dem er umfangreiche Materialien online und gedruckt bereit stellte. Generell geht es ihm um alte und neue Themen der Schulphysik aus aktueller physikalischer Sicht. Genauso sollte sein Buch "Einstieg Atomphysik" dem Interessierten ein relativ leicht lesbares Kompendium auch moderner Inhalte an die Hand geben.

Erscheinungsdatum	01.03.2021
Sprache	deutsch
Maße	148 x 210 mm
Gewicht	208 g
Themenwelt	Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie ► Quantenphysik
Schlagworte	einzelnes Photon bei Doppelspalt und Polarisator • einzelnes Photon im Hohlraumresonator und beim Quantenradierer • einzelnes Photon im Hohlraumresonator und beim Quantenradierer • Photon • Photonen in wichtigen Schulexperimenten • Quantenelektrodynamik
ISBN-10	3-7534-2710-1 / 3753427101
ISBN-13	978-3-7534-2710-2 / 9783753427102
Zustand	Neuware