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Lexikon der Optik: Welle-Korpuskel-Dualismus

Welle-Korpuskel-Dualismus, der experimentelle Tatbestand, daß sich Licht je nach den Versuchsbedingungen entweder wie eine Welle oder ein Strom von Photonen, d.h. Energieklümpchen mit dem Energieinhalt hν verhält. Dabei bezeichnen h das Plancksche Wirkungsquantum und ν die Lichtfrequenz. Ein eindrucksvolles experimentelles Beispiel sind Experimente, die man an einem halbdurchlässigen Spiegel vornehmen kann. Die Intensität des Lichtes sei so gering, daß die Photonen in großen Abständen auf den halbdurchlässigen Spiegel treffen und nur ganz selten zwei "zugleich" – das soll heißen, mit einer zeitlichen Verzögerung, die kleiner ist als die Kohärenzzeit. Läßt man die beiden vom Strahlteiler erzeugten Teilstrahlen jeweils auf einen Photomultiplier fallen, so beobachtet man, daß ab und zu einer der beiden Detektoren anspricht. Da hierfür jeweils die gesamte Energie hν eines Photons benötigt wird, kann keine energetische Teilung des Photons am halbdurchlässigen Spiegel erfolgt sein, das Photon muß den betreffenden Detektor als Ganzes erreicht haben.

Ändert man dagegen den Versuchsaufbau so ab, daß man den Strahlteiler durch weitere Spiegel zu einem Mach-Zehnder-Interferometer ergänzt, so kann man Interferenzen beobachten. Deren Zustandekommen ist nur so zu verstehen, daß die ankommende Welle in zwei Teile geteilt wird, die jeder für sich einen Arm des Interferometers durchlaufen und am Ausgang wieder zusammengeführt werden.

Generell werden alle Beugungs- und Interferenzexperimente nur mit der Wellenvorstellung vom Licht verständlich. Dagegen erfordert die Beschreibung des photoelektrischen Nachweises das Teilchenbild (Photoeffekt).

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