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Elektron als Materiewelle

Das Elektron - Was ist das nun?

Die Interpretation des beschriebenen Beugungsexperiments einzelner Elektronen führt an die Grenze unserer Vorstellungskraft. Das Versuchsergebnis lässt sich nämlich weder im Teilchen- noch im Wellenbild deuten.

Abb.1
Optisches Analogon zur Interferenz von Elektronen

Wäre das Elektron eine Welle im Sinne des Wellenpakets, dürften sich die Interferenzstreifen nicht punktweise herausbilden wie es (Abb. 1) schematisch zeigt. Das Interferenzbild sollte vielmehr von Anfang an komplett erscheinen, zu Beginn allerdings sehr schwach und kaum erkennbar. Mit zunehmender Elektronenzahl sollten sich dann die Interferenzstreifen mehr und mehr in ihrer Gesamtheit gleichmäßig ausbilden. Das aber ist nicht der Fall.

Wäre das Elektron andererseits ein Teilchen, würde man Lichtblitze auf dem Schirm problemlos verstehen. Es dürften allerdings keine Interferenzstreifen entstehen, sondern eine Doppelhöcker-Kurve, deren Form durch die Geometrie des Doppelspaltes und der Divergenz der einzelnen Elektronenbahnen bestimmt ist. Auch das wird nicht beobachtet.

Schließt man Spalt 1 oder 2, würde man in der Mitte des Detektorschirms bei x = 0 eine Leuchtpunktdichte von P 1 bzw. P 2 feststellen. Ist alles symmetrisch, gilt P 1 = P 2 . Sind beide Spalte wieder offen und nimmt man an, dass sich ein Elektron entweder durch Spalt 1 oder Spalt 2 bewegt, müsste die Leuchtpunktdichte bei x = 0 den Wert P 1 + P 2 = 2 P 1 haben. Das Experiment ergibt allerdings den Wert 4 P 1 , wie bei der Interferenz von Wellen. Unter den Umständen dieses Experiments ist es also nicht möglich zu sagen, dass ein Elektron entweder den Spalt 1 oder den Spalt 2 passiert hat.

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