Interferenz und Interferometrie

Stephan Geiß

Ángel S. Sanz, Salvador Miret-Artés

Sandra Isolde Eibenberger

Materiewelleninterferometrie mit grosen und komplexen Molekulen ist ein vielseitiges und hochaktuelles Gebiet der quantenphysikalischen Grundlagenforschung. In dieser Diplomarbeit wurden mit der Kapitza-Dirac-Talbot-Lau Interferometrie experimentell die Welleneigenschaften massiver und komplexer Molekule nachgewiesen. Insbesondere wurde auch die Rolle der internen molekularen Zustande und Eigenschaften in der de Broglie Interferometrie untersucht. De Broglie Interferometrie beschreibt die Schwerpunktsbewegung der betrachteten Materiewelle. Weder interne Dynamik noch strukturelle Eigenschaften des physikalischen Objektes beeinflussen die Wellenlange. In dieser Arbeit wurde experimentell untersucht, wie innere Eigenschaften von Molekulen deren Interferenz beeinflussen. Die Vermessung der elektrischen Eigenschaften, darunter die statische und optische Polarisierbarkeit sowie die elektrische Suszeptibilitat, stand dabei im Vordergrund. Aus diesen Grosen wurden Informationen uber die innere Struktur und Dynamik von Molekulen gewonnen. Mit Kapitza-Dirac-Talbot-Lau Interferometrie in Kombination mit Deflektometrie im statischen elektrischen Feldgradienten mit perfluoroalkyl-funktionalisierten Azobenzenen wurde die thermisch aktivierte Konformationsdynamik dieser Molekule untersucht. Es gelang auserdem erstmalig, Strukturisomere in der Materiewelleninterferometrie zu unterscheiden. Die in dieser Diplomarbeit prasentierten Experimente stimmen sehr gut mit den quantenphysikalischen Voraussagen uberein.

Lawrence N. Mertz

Otto Rang

t o R a n g , Mosbach und Mannheim Wenn man bedenkt, daB die Wellenlange der im Vbermikroskop verwendeten Elektronenstrahlung nur rund A betragt, so nimmt es nicht weiter Wunder, daB bis heute trotz des weitgehenden experimentellen Ausbaus der Elektronenoptik fast nichts von einer systematischen Interferometrie mit Hilfe von Elektronenwellen bekannt wurde.Unter Interferometrie sei dabei ganz allgemein die Beschaftigung mit Interferenz-Strahlgangen verstanden und nicht nur die MeBkunst, die sich den physikalischen Vorgang der Interferenz technisch zunutze macht.Denn eine technische Anwendung der Elektronen-Interferenzen liegt, wie man aus dem folgenden erkennen wird, noch in weiter Ferne, sodaB man zunaichst zufrieden ist, iiberhaupt Interferenzphanomene von Elektronenwellen beobachten, hervorrufen und deuten zu konnen.Dazu allerdings sind durch die technischen Fortschritte des letzten Jahrzehnts in der Elektronenoptik und insbesondere in der Elektronenmikroskopie alle Voraussetzungen gegeben.Zur Wellennatur des Elektrons findet man in den Lehrbiichern der Physik zwei klassische Experimente angefiihrt.Das erste ist die auf D a v i ss o n und G e r m e r sowie T h o m s o n und R e i d zurkkgehende Kristallgitter-Beugung (Abb.l), das zweite ist die wegen ihrer Anschaulichkeit be-Abb.1: Ausschnitt aus einem neueren Elektronen-Beugungsdiagramm, entstanden bei Durchstrahlung eines dlinnen.stark gebogenen Glimmer-Einkristalls. (7 cm entsprechen einem Ablenkwinkel von 10) sonders eindrucksvolle, erstmals von B o e r s c h veroffentlichte Beobachtung der Fresnel'schen Kantenbeugung mittels Elektronen (Abb.2).Wohl besteht zwischen beiden Experimenten ein Unterschied insofern, als die Elektronenwellen im ersten Fall durch das Kristallgitter im Innern eines Objektes beeinfluBt werden, im zweiten Fall dagegen durch die PuBere Objektkante; gemeinsam ist aber die Tatsache, da8 nur Strahlen miteinander interferieren, die an sehr nahe beieinander liegenden Stellen des Objektes gestreut worden sind.Man spricht unter diesen Umstanden in der

Ricardo Linke