Aufgabe 1 - Teilaufgabe 1 (d): Photonen als Quant… · Abitur NRW Physik GK · Haupttermin 2023

Thema: Quantenobjekte · Aus der Prüfung GK · Haupttermin (2023)

Aufgabenstellung

Aufgabenstellung:

Aufgabe: Teilchen- und Welleneigenschaften von Licht

Teilaufgabe 1: Interferenz am Doppelspalt

In Abbildung 1 ist eine Versuchsanordnung dargestellt, mit der sich Interferenzerscheinungen veranschaulichen lassen, wenn monochromatisches Licht an einem Doppelspalt gebeugt wird.

d) Bei einem weiteren Versuch wird die Intensität des Laserlichts deutlich reduziert, indem Absorber zwischen Laser und Doppelspalt in den Strahlengang gestellt werden. In Abbildung 4 sind Aufnahmen des Schirmbildes bei jeweils verschieden vielen Absorbern dargestellt.

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Beschreiben Sie die Schirmbilder in Abbildung 4, die mit Absorbern aufgenommen wurden.

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Erläutern Sie anhand von Abbildung 4, dass sich Licht nicht allein durch ein klassisches Wellenmodell und nicht allein durch ein klassisches Teilchenmodell beschreiben lässt.

Aufgabenstellung: Aufgabe 1 - Teilaufgabe 1 (d): Photonen als Quant… · Abitur NRW Physik GK · Haupttermin 2023

Lösung

Nach den offiziellen Korrekturhinweisen

Beschreiben Sie die Schirmbilder in Abbildung 4, die mit Absorbern aufgenommen wurden.

Lösung: Bei Verwendung von einem einzelnen Absorber ist noch das bekannte Interferenzmuster erkennbar. Es kann jedoch keine kontinuierliche Intensitätsverteilung beobachtet werden, sondern es sind einzelne Punkte zu erkennen, die in einigen Bereichen gehäuft und in anderen Bereichen (fast) gar nicht auftreten. Je mehr Absorber in den Strahlengang gebracht werden, desto weniger gut sind diese Bereiche voneinander abgrenzbar.

Erläutern Sie anhand von Abbildung 4, dass sich Licht nicht allein durch ein klassisches Wellenmodell und nicht allein durch ein klassisches Teilchenmodell beschreiben lässt.

Lösung: Das in Abbildung 4 gezeigte Versuchsergebnis zeigt, dass Licht sowohl klassische Wellen- als auch klassische Teilcheneigenschaften aufweist. Je nach Versuchsaufbau treten die sich klassisch ausschließenden Eigenschaften unterschiedlich stark in Erscheinung. Während die Welleneigenschaften bei der Verwendung von Licht hoher Intensität beobachtet werden können, wird bei der Verwendung von Licht sehr geringer Intensität der Teilchencharakter des Lichts deutlicher. Licht lässt sich demnach nicht durch ein einziges der beiden Modelle Welle bzw. Teilchen allein beschreiben.

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