hmpf hat geschrieben:Dann erklären Sie doch mal die Funktionsweise von Gitter- und/oder FTIR-Spektrometern ohne dabei die
Welleneigenschaft der Lichtquanten zu verwenden.
1. Das Gitterspektrometer (Quanten-Inteferenz)
Der Pfad: Ein Lichtquant "tastet" beim Durchgang durch das Gitter alle möglichen Pfade gleichzeitig ab. Dies beschreibt die Quantenmechanik über die Zustandssumme.
Die Wahrscheinlichkeit: Jedes Lichtquant hat eine bestimmte Energie E. Diese Energie bestimmt eine interne "Phase" (einen rotierenden Zeiger) des Quants.
Konstruktive Interferenz ohne Wellen: Am Detektor kommen die Wahrscheinlichkeitsamplituden aller Pfade zusammen. Nur in ganz bestimmten Winkeln zeigen die "Zeiger" aller Pfade in dieselbe Richtung. Dort ist die Wahrscheinlichkeit extrem hoch, dass das Lichtquant nachgewiesen wird.
Das Ergebnis: Wo das Lichtquant landet, hängt direkt von seiner Energie E ab. Das Gitter ist also ein Sortierer für Wahrscheinlichkeitsmaxima, der Photonen je nach ihrer Energie an verschiedene Orte lenkt.
2. Das FTIR-Spektrometer (Interferometrie durch Zeitverzögerung)
Die Strahlteilung: Ein Lichtquant trifft auf einen Strahlteiler. Quantenmechanisch befindet sich das Photon danach in einer Überlagerung (Superposition): Es hat beide Wege (zum festen und zum beweglichen Spiegel) gleichzeitig genommen.
Der Gangunterschied: Durch den beweglichen Spiegel legen die beiden "Teilzustände" des Photons unterschiedlich lange Strecken zurück.
Die Rekombination: Wenn die Zustände am Detektor wieder zusammengeführt werden, kommt es zur Interferenz der Wahrscheinlichkeitsamplituden.
Haben die Wege eine Länge, bei der die internen "Phasen" des Photons genau zusammenpassen, detektieren wir das Photon.
Passen sie nicht zusammen (Auslöschung), wird das Photon "destruktiv interferiert" – es wird schlicht nicht an dieser Stelle nachgewiesen.
Die Fourier-Transformation: Das Gerät misst, wie viele Lichtquanten bei welcher Spiegelstellung ankommen. Daraus errechnet der Computer, welche Energien (E) die Photonen gehabt haben müssen, um dieses Muster zu erzeugen.