Poisson-Fleck oder Quantenphysik für Zuhause

Auch wenn es zu Quantenphysik mittlerweile viel, und auch einsteigerfreundliche Literatur gibt, hat sie in meinen Augen auf Grund der schweren Verständlichkeit einen entscheidenden Nachteil gegenüber der klassischen Physik. Es gibt auch kaum Experimente, die man ohne viel Aufwand durchführen kann. Zwar ist es möglich, viele Phänomen der Quantenphysik theoretisch zu beschreiben, aber etwas praktisch sehen zu können und das Gesehene erklären zu können ist doch viel spannender und begeisternder als nur zu rechnen. Umso aufgeregter war ich, als ich auf einen Versuch gestoßen bin, der konstruktive Interferenz veranschaulicht.

Benötigte Materialien:

  • Ein dunkler, mindestens 10m langer Raum
  • Laser (ein normaler Laserpointer oder eine billige Laserdiode reicht vollkommen aus)
  • eventuell eine Zerstreuungslinse
  • eine perfekt runde, lichtundurchlässige Kugel oder Kreis (perfekt rund bedeutet: Dinge wie Kupfergeld oder eine Kugel aus einem Kugellager sollte funktioneren, mit der Schere ausgeschnittene Kreise nicht)
  • Blatt Papier

Aufbau:

Der Laser wird an einem Ende des Raumes platziert und so ausgerichtet, dass er auf eine möglichst weit entfernte Wand trifft. Dort wird dann im rechten Winkel zum Laserstrahl das Blatt Papier angebracht. Nun wir der Laser eventuell mit Hilfe der Zerstreuungslinse so fokussiert, dass auf dem Blatt ein ungefähr faustgroßer Punkt zu sehen ist. Anschließend wird die Kugel oder der Kreis der rechtwinling zum Laserstrahl im Strahl positioniert, sodass ein Schatten innerhalb des Laserpunktes an der Wand zu sehen ist. Nun sollte man wenn man den Schatten näher betrachtet einen ca. 0,5 – 1 mm großen hellen Punkt in der Mitte des Schatten finden.

Poissonspot_setup_treisinger

Treisinger at English Wikipedia [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]

Erklärung:

Da ich nur “Schüler” als meine Titel in Physik nennen kann, von mir nur eine sehr kurze Erklärung: Die an den Kanten des Objekts im Laserstrahl gebeugten Wellen überlagern sich. Da das Objekt symmetrisch bezüglich der Strahlausbreitung ist addieren sich alle Wellen konstruktiv und es entsteht im Zentrum des Schattens ein heller Punkt.

Wer mehr Interesse hat, dem kann ich das Video von “Veritasium” empfehlen.


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