Photonen-Welle/Teilchen-Dualität

Die Antwort von Anna v ist völlig richtig, aber eine einfache Erklärung für das Dünnfilmproblem ist, dass Strahlen wirklich Wellen sind, die eine Breite haben, also überlappen sie sich.

Also ja, der Strahl stellt eine Art Welle dar, die um diesen Vektor "zentriert" ist. Innerhalb eines kleinen Raumbereichs können Sie eine realistischere Welle annähern, die sich nur in Vorwärtsrichtung ausbreitet, genau wie ein Strahl.

Die beiden resultierenden Strahlen sollen konstruktiv interferieren, was für mich verwirrend ist. Die beiden Strahlen sind eindeutig parallel, fallen aber nicht zusammen, also wie interferieren die beiden überhaupt?

Sie verwechseln tatsächlich drei verschiedene physikalische Darstellungen des Verhaltens von Licht, wobei jeder Rahmen in sich konsistent ist und im Gültigkeitsbereich nahtlos in den anderen übergeht.

Es gibt den klassischen Rahmen für elektromagnetische Wellen, bei dem Licht eine elektromagnetische Welle ist, deren Amplitude elektrische und magnetische Felder ändert, während die Wellenfront fortschreitet.

Strahlen sind eine geometrische Darstellung der Art und Weise, wie die klassische Wellenfront fortschreitet und ihre Energie überträgt, und sind nützlich für die Konstruktion optischer Designs.

Photonen sind die Elementarteilchen, die die beobachteten makroskopisch elektromagnetischen Wellen aufbauen. Als diskrete Teilchen werden sie durch ihren Energiegehalt beschrieben, der durch die Frequenz E=h*nu gegeben ist, wobei die Frequenz nu auch die klassische Wellenfrequenz wechselnder elektrischer und magnetischer Felder ist.

Ich denke, mein Problem ist, dass ich mir Licht als einen einzelnen Strahl mit einem linear oszillierenden Magnetfeld vorstelle - wie kann man diese Strahlen richtig adressieren? Sind es Photonen?

Strahlen sind eine geometrische Darstellung der Wellenfront, der Richtung der Energieausbreitung. Sie sind weder Photonen noch die folgenden

Oder sind es kleine Instanzen einer Wellenfront?

Sie zeigen die Richtung der Wellenfront an.

Ich habe das Huygens-Prinzip gehört, aber in diesem Fall präsentieren wir am Ende einzelne Strahlen, also glaube ich, dass sie wirklich Strahlen SIND, in diesem Fall wären sie Photonen, und das Interferenzproblem wäre ein Ergebnis von Welle/Teilchen-Dualität.

Obwohl das Interferenzmuster nahtlos vom Rahmen einzelner Photonen zum klassischen elektromagnetischen Wellenrahmen übergeht, sind Strahlen KEINE Photonen. Die Welle besteht aus Billionen von Photonen und Strahlen zeigen den geometrischen Verlauf der Welle.

Der einzige andere Gedanke, den ich in Bezug auf die Interferenz hatte, ist, dass sie im Gegensatz zur Betrachtung der Strahlen als eindimensionale Strahlen eine Art Darstellung einer Welle sein könnten, die um diesen Vektor „zentriert“ ist, aber das ist nicht der Fall auch Sinn machen.

Strahlen können Ihnen nichts über Interferenz sagen, denn Interferenz benötigt eine Wellengleichung und Strahlen sind keine Lösungen einer Wellengleichung. Sie sind eine geometrische Darstellung der Ausbreitung der Energie der Wellenfront, die sich aus Zillionen von Photonen zusammensetzt.

Wenn Licht auf eine Oberfläche trifft, treffen Millionen von Photonen darauf. Somit ist die klassische Darstellung elektromagnetischer Wellen der intelligente Weg, um Photoneninterferenzen im Labor zu untersuchen.

Wenn man sich für die Dualität Photon Teilchen/Welle interessiert, muss man sich jeweils ein einzelnes Photon ansehen. Im Zweispaltexperiment bauen einzelne Photonen über die Zeit dasselbe Interferenzmuster auf ( ein zweites Video) . Auf dieser mikroskopischen Ebene ist es eine quantenmechanische Wahrscheinlichkeitsfunktion, die das Interferenzmuster der Elementarteilchen, Photonen genannt, beschreibt. Es verschmilzt mit der klassischen Wellenbeschreibung elektromagnetischer Wellen. Man kann ein ähnliches Interferenzmuster sehen, das von einzelnen Elektronen gleichzeitig aufgebaut wird.