Licht als een bundel van deeltjes in het tweespletenexperiment

Ad stelde deze vraag op 02 juli 2023 om 12:43.

Op Wikipedia is te lezen, dat in de standaardversie van het tweespletenexperiment met een coherente lichtbundel, bijvoorbeeld een laser, op een plaat met daarin twee smalle spleten wordt geschenen. Ten gevolge hiervan wordt op een achter de spleten gelegen scherm een interferentiepatroon van lichte en donkere plekken zichtbaar. Dat patroon zou dan verklaard kunnen worden als men het licht beschouwt als een golf dat diffractie ondervindt bij de spleten. Mijn vraag is nu kan het patroon ook verklaard worden als men het licht beschouwt als een bundel van deeltjes (fotonen) en, als dat zo is, hoe ziet die verklaring er dan precies uit of, anders gezegd, bestaat er een zuiver deeltjesmodel dat het interferentiepatroon bij het tweespletenexperiment verklaart?

Reacties

Jaap op 02 juli 2023 om 13:00
Dag Ad,
Een zuiver deeltjesmodel dat het interferentiepatroon bij het tweespletenexperiment verklaart, is me niet bekend. Dat er op het scherm maxima en minima ontstaan, wordt algemeen geduid als een uiting van interferentie en verklaard door aan te nemen dat het licht in dit experiment een golfkarakter vertoont.

Sommigen voegen hieraan toe dat we de detectie van fotonen op het scherm kunnen beschrijven met het model 'licht als een stroom deeltjes'. De plaats waar een enkele detectie (zwarte stip) ontstaat, is immers gelokaliseerd, alsof daar een deeltje inslaat. Een golf laat zich moeilijk lokaliseren. Het golfkarakter doet zich in deze beschrijving gelden in de ruimte tussen de spleten en het scherm.

Het golfkarakter wil niet zeggen dat er iets klotst of dat er een mechanische trilling is, maar eerder dat de wiskundige behandeling die we voor golven gebruiken, bij licht leidt tot een wiskundig resultaat dat overeenstemt met de waarneming van maxima en minima.
Groet, Jaap
Theo de Klerk op 02 juli 2023 om 13:18
>Het golfkarakter wil niet zeggen dat er iets klotst 

Dit is een veel voorkomend misverstand. Alsof licht "golft". Dat doet het niet: de energie van een lichtdeeltje gaat recht vooruit. Wat bij licht altijd als golf getekend wordt is feitelijk de grootte van het elektrische of magnetische veld ter plekke. 
Licht plant zich recht naar voren voort, bijv. langs de Z-as of S richting. Op elk punt van de baan heeft het een elektrisch veld E en een magnetisch veld H. Om de grootte ervan aan te geven wordt dit langs de X- en Y-as weergegeven.

Ad op 02 juli 2023 om 14:07
Dag Jaap,

>Dat er op het scherm maxima en minima ontstaan, ...

Zijn de minima van het experimenteel verkregen (geobserveerde) interferentiepatroon altijd groter dan nul of zijn deze minima in feite gelijk aan nul zoals bij voorbeeld in de 'golf-kwadraat' functie (sin(x))2? Wanneer deze minima in feite altijd groter dan nul zouden zijn dan lijkt het me, dat dat twijfel zou moeten oproepen aan de geloofwaardigheid van een golf-verklaring.
Jaap op 02 juli 2023 om 14:25
Dag Ad,
Als we de spleten kunnen beschouwen als coherente lichtbronnen, ligt elk minimum bezijden de as van de opstelling en is de afstand van de ene spleet tot een minimum iets groter dan vanaf de andere spleet tot hetzelfde minimum. Gevolg: de intensiteit van de golven is bij aankomst op het scherm niet precies gelijk, zodat theoretisch geen volledige uitdoving optreedt en het minimum niet nul is.
Hierbij komen nog experimentele beperkingen die een stellige uitspraak over nul of niet precies nul in de weg staan.
Over de geloofwaardigheid van de golfverklaring maak ik me geen zorgen.
Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft negentien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)