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Erklärung — Komplementarität
Komplementarität
Elektronen zeigen Interferenz (6.2.1) und landen doch als Punkte. Niels Bohr nannte das Komplementarität.
- Wellenseite:Im Doppelspalt ohne weitere Messung zeigt sich das Interferenzmuster.
- Teilchenseite:Beim Auftreffen ist das Elektron ein lokalisierter Punkt.
- Nie zugleich:Ein Experiment zeigt entweder die eine oder die andere Seite.
Welcher-Weg zerstört Interferenz
- Welcher-Weg-Detektor:misst, durch welchen Spalt jedes Elektron geht.
- Ergebnis:das Interferenzmuster verschwindet; es bleiben zwei Streifen wie von zwei Einzelspalten.
- Ohne Messung:die Streifen sind wieder da.
Kernsatz
Sobald man weiß, welchen Weg das Quantenobjekt genommen hat (Teilchenwissen), kann es nicht mehr mit sich selbst interferieren (Wellenverhalten). Wissen über den Weg und Interferenz schließen einander aus.
Der Detektor misst den Weg des Elektrons. Ohne Messung: Interferenz (Welle). Mit Messung: zwei Streifen (Teilchen). Man bekommt immer nur eine Seite zu sehen.
Ohne Welcher-Weg-Information zeigt sich das Interferenzmuster (Wellenseite). Sobald ein Detektor misst, durch welchen Spalt das Elektron ging, verschwindet die Interferenz — es bleiben zwei Streifen (Teilchenseite). Beides zugleich geht nie: Komplementarität.
Detektor an oder aus?
In einem Doppelspaltversuch mit Elektronen wird ein Welcher-Weg-Detektor eingeschaltet. Was beobachtet man auf dem Schirm?
InformationDer Weg jedes Elektrons ist nun bekannt (Teilchenwissen)
FolgeDie Welleneigenschaft (Selbstinterferenz) geht verloren
BeobachtungKein Interferenzmuster – nur zwei Streifen wie bei zwei Einzelspalten
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Allgemeine Hinweise
Komplementär
Welle und Teilchen ergänzen sich, schließen sich aber aus.
Welcher-Weg
Wegmessung → Interferenz verschwindet.
Kontextabhängig
Der Versuchsaufbau entscheidet, welche Seite erscheint.