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Die zwei Gesichter des Lichts

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Interferenz im Wasser: Zwei Tupfer erzeugen Wellen, die einander durchdringen. Man sieht mehrere Richtungen mit starker Bewegung – entsprechend hellem Licht – und dazwischen unbewegte Wasseroberfläche. © Leybold-Didactic GmbH

Die zwei Gesichter des Lichts

Interferenz im Wasser: Zwei Tupfer erzeugen Wellen, die einander durchdringen. Man sieht mehrere Richtungen mit starker Bewegung – entsprechend hellem Licht – und dazwischen unbewegte Wasseroberfläche. © Leybold-Didactic GmbH

Im Jahr 1802 ließ der englische Physiker Thomas Young Licht auf zwei eng nebeneinander liegende Spalte fallen. Auf einem Schirm dahinter sah er nicht, wie man meinen könnte, zwei Streifen, sondern mehrere, die ein Muster bildeten. Er erklärte dies mit der Annahme, dass Licht eine Welle sei und das Muster entsprechend durch Überlagerung dieser Wellen zustande kam.

Das Wellenmodell war und ist sehr erfolgreich, kann aber einige Phänomene nicht erklären – etwa den photoelektrischen Effekt, bei dem Licht Elektronen aus Oberflächen löst. Diesen Effekt erklärte Albert Einstein 1905 mithilfe von Max Plancks Hypothese, dass Licht Energie in Portionen (Photonen) abgibt.

Selbst wenn man Photonen einzeln durch einen Doppelspalt schickt, ergeben sich die gleichen Muster: Die Photonen treffen als Teilchen auf. Der Ort des Auftreffens ist aber zufällig. Die Wahrscheinlichkeit für den Ort ergibt sich nach den Regeln der Quantenphysik aus dem Wellenmodell. Lässt man mit der Zeit immer mehr Photonen durch den Spalt, ergibt sich wieder das Überlagerungsmuster. Licht ist also in der Tat beides: Welle und Teilchen.

Schickt man Licht durch einen Doppelspalt, treffen einzelne Lichtteilchen auf dem Beobachtungsschirm auf – und trotzdem ergibt sich nach einiger Zeit ein Überlagerungsmuster, das dem einer Welle entspricht.

Oben ist eine Fotoplatte gezeigt mit scheinbar zufällig verteilten Punkten. Unten ist die gleiche Fotoplatte zu sehen mit mehr Punkten, insgesamt ergibt sich ein streifenförmiges Muster.

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