Polarisation von Licht – Zusammenfassung

Anwendung des Vier-Quadranten-Schemas am Beispiel der Polarisation: Zum einen unterscheiden wir Theorie und Experiment. Beim Experiment können sehr vielen Quanten gleichzeitig oder einzelne Quanten gemessen werden. Bei der Theorie unterscheiden wir die Repräsentation beobachtbarer Wahrscheinlichkeiten von unbeobachtbaren Amplituden im Hilbertraum (der Quantendimension).

Wir fassen die Resultate der Station U1-8 anhand unseres Quadranten-Schemas zusammen.

Im ersten Quadranten wird das Experiment vorgestellt, bei dem gleichzeitig sehr viele Photonen gemessen werden. Es ergibt sich eine Intensitätsverteilung, die von der Winkeldifferenz zwischen zwei Polarisationsfiltern abhängt.

Im zweiten Quadranten wird das Experiment beschrieben, bei dem einzelne Photonen hintereinander gemessen werden. Nach der Messung ist für ein einzelnes Photon eine Möglichkeit realisiert – Transmission oder Reflexion.

Im dritten Quadranten widmen wir uns der Wahrscheinlichkeitsverteilung, die sich nach vielen Messungen ergibt. Viele Messungen ergeben ein Schwarz-Weiß Zufallsmuster, das vom Winkel des Polarisationsdrehers abhängt. Wir erhalten so eine winkelabhängige Wahrscheinlichkeits-verteilung, die proportional zur Intensitätsverteilung ist.

Im vierten Quadranten interpretieren wir die gemessene Wahrscheinlichkeitsverteilung für Schwarz und Weiß. Vor der Messung können wir nicht einfach den Möglichkeiten Transmission und Reflexion nur eine Wahrscheinlichkeit zuordnen, wie es nach unseren Messergebnissen zunächst logisch erscheint. Dies liegt daran, dass Licht interferenzfähig ist, und klassische Wahrscheinlichkeiten diese Interferenzfähigkeit nicht beschreiben können. Was wir messen und als Wahrscheinlichkeiten für Schwarz und Weiß interpretieren, ist in der Quantendimension mehr. Es ist eine Überlagerung oder Superposition von Schwarz und Weiß. Diese Superposition wird durch Schwingungen beschrieben.