Der lichtelektrische Effekt und die duale Natur des Lichtes

J. Stark

Udo Scherz

ZusammenfassungDie Wellennatur der elektromagnetischen Strahlung ist durch Interferenz- und Beugungsexperimente gut bekannt. Auch außerhalb des optischen Bereiches wurde z.B. die Beugung von Röntgenstrahlen durch Max von Laue mit Hilfe von Kristallen nachgewiesen. Andererseits lassen sich einige Beobachtungen nur mit einer Teilchennatur der elektromagnetischen Strahlung erklären. Dazu gehören neben der Frequenzabhängigkeit der Temperaturstrahlung nach dem Planckschen Strahlungsgesetz vor allem der lichtelektrische Effekt. Dabei zeigt sich, daß die Energie der aus einem Metall austretenden Elektronen nur von der Frequenz und nicht von der Intensität des Lichtstrahles abhängt. Auch die beim Compton-Effekt beobachtete inelastische Streuung von Röntgenstrahlen durch gebundene Elektronen eines Festkörpers kann nicht mit der Wellennatur der elektromagnetischen Strahlung erklärt werden, weil dabei ein Licht quant Energie und Impuls auf das Elektron überträgt. Man spricht deshalb von einem Welle-Teilchen-Dualismus der elektromagnetischen Strahlung.

W. Ermisch, Rolf Seiwert

Abstract Die Polarisation der Resonanzfluoreszenz wurde bei verschiedenen Dampfdrucken des Natriums im Bereich von 1 · 10−7 bis 1 · 10−4 Torr und Magnetfeldstärken zwischen 0 und 300 Gauß untersucht. Das eingestrahlte NaD‐Licht war linear polarisiert, und zwar parallel zu ℌ. Die Abnahme des Polarisationsgrades, die bereits bei etwa 1 · 1010 Na‐Atomen pro cm3 einsetzte, wird bei den sehr niedrigen Dampfdrucken als Effekt der Strahlungsdiffusion gedeutet.

Albert Einstein

J. Stark

Wolfgang P. Schleich

Abstract „Erst die Theorie entscheidet darüber, was man beobachten kann.”︁ Diese Bemerkung richtete Albert Einstein im Frühjahr 1926 an Werner Heisenberg im Anschluß an dessen Kolloquiumsvortrag in Berlin. Damals galt es einen scheinbaren Widerspruch zwischen Theorie und Experiment aufzulösen: Auf der einen Seite verbietet der Formalismus der Quantenmechanik und insbesondere die Kommutatorbeziehung zwischen Ort und Impuls eines Teilchens die Existenz einer Trajektorie. Andererseits beobachtet man diese in einer Wilson‐Blasenkammer. Die Auflösung dieses scheinbaren Widerspruchs gelang Heisenberg mit Hilfe der Unbestimmtheitsrelation. – Heute entscheidet die Unbestimmtheitsrelation zwischen elektrischem und magnetischem Feld, d. h. die Fluktuationen in der Amplitude und der Phase des elektromagnetischen Feldes in einem Michelson‐Interferometer über die prinzipielle Beobachtbarkeit einer winzigen Gravitationswelleninduzierten Phasenverschiebung. Dies hat die Entwicklung quantenrausch‐verminderter Zustände des Strahlungsfeldes, der gequetschten (engl. squeezed) Zustände, motiviert und ein neues Gebiet der Quantenoptik geschaffen. Ähnlich haben die Überlegungen, die Existenz von bevorzugten Bezugsystemen und von Mitführeffekten mittels des Sagnac‐Effektes nachweisen zu wollen, auf einen neuen Typ von Laser geführt, der frei von spontaner Emission ist. – In der vorliegenden Arbeit wollen wir diesen Weg vom Sagnac‐Effekt, der ursprünglich als Äthernachweis konzipiert war, zu squeezed Zuständen und zum rauschfreien Laser mit korrelierter Spontanemission, d. h. zu neuem Licht nachzeichnen. Die oszillierende Photonenstatistik eines gequetschten Zustandes und ihre Interpretation als Interferenz im Phasenraum bildet den Abschluß unserer Wanderung vom Ätherwind zu neuem Licht.