Inhalt

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• Inhalt
• Atome als Quantenmechnische Teilchen
• Wiederholung Interferenz und Doppelspalt,
  Paradoxien, Delayed Choice, Quantenradierer
• Doppelspaltversuche mit Teilchen
• Elektronen
• Atome, Moleküle
• Dekohärenz Teilchenstreuung, Lichtstreuung,
  thermische Emission
• Beispiel H2
• Quantenkryptographie
• Lichtgitter
• Atomspiegel
• Wechselwirkung mit Atomen
• Photon-Atom Wechselwirkung
• Wiederholung Photoeffekt, Comptoneffekt,
• Winkel- und Energieverteilungen
• Doppelanregung, Interferenzeffekte
• Mehrfachionisation Mechanismen, Energie- und
  Winkelverteilungen
• Molekulare Photoionisation Höhere Drehimpulse
• Atome in starken Laserfeldern

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(No Transcript)
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Deutung des Doppelspaltes I Wo ist das Teilchen?
Anfang Teilchen lokalisiert
Ende Delokalisiert Keine Antwort auf Which Way
4
(No Transcript)
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http//www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/Compute
r/interfer/interfer.html
M. O. Scully and K. Drühl, Phys. Rev. A 25, 2208
(1982). M. O. Scully, B. G. Englert, and H.
Walther, Nature London 351, 111 (1991)
6
linear polarisiert
Delayed Choice no change!
7
Hellmuth et al PRA35,2532 (1987)
8
Wheeler, Delayed Choice Does this result mean
that present choice influences past dynamics, in
contravention of every formulation of causality?
Or does it mean, calculate pedantically and dont
ask questions? Neither the lesson presents
itself rather like this, that the past has no
existence except as it is recorded in the
present. Wheeler, J. A., 1978, The Past and
the Delayed-Choice Double-slit Experiment, in
Mathematical Foundations of Quantum Theory, ed.
Marlow, pp. 9-47, Academic Press, New York.
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Wheeler, Delayed Choice Does this result mean
that present choice influences past dynamics, in
contravention of every formulation of causality?
Or does it mean, calculate pedantically and dont
ask questions? Neither the lesson presents
itself rather like this, that the past has no
existence except as it is recorded in the
present. Wheeler, J. A., 1978, The Past and
the Delayed-Choice Double-slit Experiment, in
Mathematical Foundations of Quantum Theory, ed.
Marlow, pp. 9-47, Academic Press, New York.
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1.2..Interferenz von Teilchen 1.2.1.
Möllenstedt/Düker (1956) Doppelspalt mit
Elektronen
Echter Doppelspalt schwierig Elektron 100eV
1.210-10 m
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Feynman Lectures "We choose to examine a
phenomenon which is impossible, absolutely
impossible, to explain in any classical way,
and which has in it the heart of quantum
mechanics. In reality, it contains the only
mystery."
"We should say right away that you should not try
to set up this experiment. This experiment has
never been done in just this way. The trouble is
that the apparatus would have to be made on an
impossibly small scale to show the effects we
are interested in. We are doing a "thought
experiment", which we have chosen because it is
easy to think about. We know the results that
would be obtained because there are many
experiments that have been done, in which the
scale and the proportions have been chosen to
show the effects we shall describe".
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1.2..Interferenz von Teilchen 1.2.1.
Möllenstedt/Düker (1956) Doppelspalt mit
Elektronen Jönsson echter
Doppelspalt 1957
1 Young's double-slit experiment applied to the interference of single electrons
2 Galileo's experiment on falling bodies (1600s)
3 Millikan's oil-drop experiment (1910s)
4 Newton's decomposition of sunlight with a prism (1665-1666)
5 Young's light-interference experiment (1801)
6 Cavendish's torsion-bar experiment (1798)
7 Eratosthenes' measurement of the Earth's circumference (3rd century BC)
8 Galileo's experiments with rolling balls down inclined planes (1600s)
9 Rutherford's discovery of the nucleus (1911)
10 Foucault's pendulum (1851)
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1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956) Doppelspalt mit
Elektronen
Echter Doppelspalt schwierig Elektron 100eV
1.210-10 m
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1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956) Doppelspalt mit
Elektronen
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1.2.1.. Möllenstedt/Düker (1956) Doppelspalt mit
Elektronen
Analogon zum Doppelspalt
reale Lichtquelle
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Möllenstedt/Düker (1956) Doppelspalt mit
Elektronen

• Extrem vibrationsarmer Aufbau
• Sehr lokalisierte Elektronenquelle

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http//www.hqrd.hitachi.co.jp/em/doubleslit.cfm
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Particles (electrons or ions) which are emitted
from a sharp tungsten tip (right)may pass a thin
wire either on the left or right hand side. By
applying a voltage to the wire the two beam parts
overlap and interfere (left
Keine Spannung Schatten mit Beugung an Kante Mit
Spannung Interferenz
http//www.ati.ac.at/summweb/ifm/main.html
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1.2..Interferenz von Teilchen 1.2.1.
Möllenstedt/Düker (1956) Doppelspalt mit
Elektronen Jönsson echter
Doppelspalt 1961
MöllenstedtDüker ca 0.01mm kohärent
ausgeleuchtet Jönsson 0.001 mm Spaltbreite
hergestellt (galvanisch)
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1.2..Interferenz von Teilchen 1.2.1.
Möllenstedt/Düker (1956) Doppelspalt mit
Elektronen Jönsson echter
Doppelspalt 1961
50keV (510-12m) Entspricht Lichtoptik
Wellenlänge 105 größer, 5cm Spalt, 20cm
Spaltabstand, 40km Quelle-Spalt Spalt-Schirm
(geht nicht wegen Intensität)
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Möllenstedt Düker 56 Jönnson 61 Wellenlänge 10-12m
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(No Transcript)
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• Inhalt
• Atome als Quantenmechnische Teilchen
• Wiederholung Interferenz und Doppelspalt,
  Paradoxien, Delayed Choice
• Doppelspaltversuche mit Teilchen
• Elektronen
• Atome, Moleküle
• Dekohärenz Teilchenstreuung, Lichtstreuung,
  thermische Emission
• Quanteneraser
• Beispiel H2
• Lichtgitter
• Atomspiegel
• Wechselwirkung mit Atomen
• Photon-Atom Wechselwirkung
• Wiederholung Photoeffekt, Comptoneffekt,
• Winkel- und Energieverteilungen
• Doppelanregung, Interferenzeffekte
• Mehrfachionisation Mechanismen, Energie- und
  Winkelverteilungen
• Molekulare Photoionisation Höhere Drehimpulse
• Atome in starken Laserfeldern

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1.2.3. Doppelspaltexperiment mit Atomen
Stern Frisch Estermann (1931) Reflexion von He
Atomstrahlen an LiF Kristall
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Eintrittsschlitz 2mm
He inkohärent
1mm
8mm

• Monochromatisch??
• Wellenlänge??
• Warum He

CarnalMlynek, PRL 66,2689)1991 Graphik
KurtsieferPfau
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(No Transcript)
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Hochdruck (30bar)
Vakuum (10-6mbar)
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(No Transcript)
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Detektoren für niederenergie Teilchen Warum He
?
Eintrittsschlitz 2mm
He inkohärent
1mm
8mm
? 0.47 Å

• Monochromatisch??
• Wellenlänge??
• Warum He

CarnalMlynek, PRL 66,2689)1991 Graphik
KurtsieferPfau
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Microchannel Plates
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Helium Termschema
Grundzustand n11, l10, ml10, ms11/2 n21,
l20, ml20, ms2-1/2
Multiplizität (2S1) Einstellmöglichkeiten des
Gesamtspins im äusseren Feld
Spin 0 -gt Multiplizität 0 Singulett Spin 1 -gt
Multiplizität 3 Triplett
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19.3. Helium Termschema
Grundzustand n11, l10, ml10, ms11/2 n21,
l20, ml20, ms2-1/2
Notation Grundzustand 11S0
erster Singulett S 0 Zustand
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• Keine Übergänge
• mit Spinflip

Termschema Haken Wolf
Warum sind die Lebensdauern so lang?
Vgl Umlaufdauer
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Eintrittsschlitz 2mm
He inkohärent l 0.47 Å
1mm
8mm
CarnalMlynek, PRL 66,2689)1991 Graphik
KurtsieferPfau
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Experiment T. Pfau (Stuttgart)
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Was passiert wenn die Teilchen die Grösse der
Schlitze haben?
Auch für Wasserwellen ist die Überlagerung 2er
Kugelwellen eine Idealisierung.
Reibung, Viskosität, Wirbel etc spielen eine
Rolle!
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Kirchhoff Beugung am Gitter hängt von der
Schlitzbreite ab
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Kirchhoff Beugung am Gitter hängt von der
Schlitzbreite ab
Toennies Grisenti
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Kirchhoff Beugung am Gitter hängt von der
Schlitzbreite ab
Toennies Grisenti
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Welche Erklärung stimmt Unschärfe (Bohr vs
Einstein) oder Verschränkung? Verschränkung ist
fundamentaler als Unschärfe
Fazit Interferenz wird zerstört durch which way
information which way information wird via
Verschränkung auf ein anderes Quantemechanisches
System gekoppelt Wenn dies in Ort und Impuls
geschieht hat man das Unschärfeargument