MZI - Einzel-Photonenlabor


Bezug zum Kerncurriculum:
Ich kann den Aufbau eines Mach-Zehnder-Interferometers beschreiben. Ich kann zur Deutung der Interferenzmuster die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung verwenden und den Zusammenhang zwischen der Nachweiswahrscheinlichkeit für ein einzelnes Quantenobjekt und dem Quadrat der resultierenden Zeigerlänge bzw. der Amplitude der resultierenden Sinuskurve beschreiben.


In diesem Kapitel können Sie virtuell den Umgang mit einem Mach-Zehnder-Interferometer üben.

Übung 1

Regeln für Übung 1. In der Simulation erfolgt die Änderung der Phase gegen den Uhrzeigersinn:

  • An einem Strahlteiler ändert sich die relative Phase des Wahrscheinlichkeitszeigers bei einer Reflektion um \(\tfrac{\pi}{2}\), also um eine viertel Drehung. Bei einer Transmission bleibt die relative Phase unverändert.

  • An einem Spiegel ändert sich die relative Phase des Wahrscheinlichkeitszeigers um \(\pi\), also um eine halbe Drehung.

  • In einem Glasblock (Phasenschieber) ändert sich die relative Phase um den angegebenen Wert. In dieser Übung sind nur Änderungen in Vielfachen von \(\pi/4 = 0.25 \cdot \pi\) vorgesehen.

Klicken Sie beim folgenden interaktiven Experiment auf den Tab "Aufgaben" und lösen Sie die dort gestellten Aufgaben. Wenn Sie auf den Tab "Lösungen" klicken, finden Sie Lösungsvorschläge für die gestellten Aufgaben.

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Übung 2

Regeln für Übung 2. In der Simulation erfolgt die Änderung der Phase gegen den Uhrzeigersinn:

  • An einem Strahlteiler ändert sich die relative Phase des Wahrscheinlichkeitszeigers bei einer Reflektion um \(\pi/2\), also um eine viertel Drehung. Bei einer Transmission bleibt die relative Phase unverändert.

  • An einem Spiegel ändert sich die relative Phase des Wahrscheinlichkeitszeigers um \(\pi\), also um eine halbe Drehung.

  • In einem Glasblock (Phasenschieber) ändert sich die relative Phase um den angegebenen Wert. In dieser Übung sind nur Änderungen in Vielfachen von \(\pi/4 = 0.25 \cdot \pi\) vorgesehen.

Klicken Sie beim folgenden interaktiven Experiment auf den Tab "Aufgaben" und lösen Sie die dort gestellten Aufgaben. Wenn Sie auf den Tab "Lösungen" klicken, finden Sie Lösungsvorschläge für die gestellten Aufgaben.

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