QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie (German Edition)

auftreffenden Photonen zurückgeworfen. Das heißt, der Pfeil für die »vordere Reflexion« hat eine Länge von 0,2. Die Rückseite des Glases reflektiert ebenfalls 4 Prozent, somit hat auch der Pfeil der »hinteren Reflexion« eine Länge von 0,2.
    Um die Richtung der einzelnen Pfeile zu bestimmen, wollen wir uns vorstellen, wir besäßen eine Stoppuhr, mit der wir die Bewegung eines Photons stoppen könnten. Diese fiktive Stoppuhr hat einen einzigen Zeiger, der sich sehr, sehr schnell dreht. In dem Augenblick, in dem ein Photon die Lichtquelle verläßt, setzen wir die Uhr in Gang; und solange sich dieses Photon bewegt, läuft auch der Zeiger der Stoppuhr. Trifft das Photon auf den Photo-Multiplier auf, halten wir die Uhr an. Die Stellung, in der der Zeiger verharrt, bestimmt die Richtung, in der wir unseren Pfeil zeichnen.
    Zur korrekten Berechnung der Antwort brauchen wir noch eine weitere Regel: Was den Weg des an der Vorderseite des Glases reflektierten Photons angeht, drehen wir die Richtung des Pfeils um. Mit anderen Worten, während wir bei der Reflexion an der Rückseite den Pfeil in dieselbe Richtung zeichnen, in die der Zeiger der Stoppuhr weist, zeichnen wir ihn bei der Reflexion an der Vorderseite in die entgegengesetzte Richtung.
    Nun sehen wir uns einmal an, wie wir die Pfeile zeichnen müssen, wenn wir eine hauchdünne Glasscheibe nehmen. Wir stellen uns vor, ein Photon verläßt die Lichtquelle (der Zeiger der Stoppuhr setzt sich in Bewegung), prallt an der vorderen Grenzfläche ab und landet in A (der Zeiger der Stoppuhr bleibt stehen). Wir zeichnen einen kleinen Pfeil von der Länge 0,2 in die dem Stoppuhrzeiger entgegengesetzte Richtung (vgl. Abb. 10).

     
    Um den Pfeil für die Reflexion an der hinteren Grenzfläche zeichnen zu können, stellen wir uns wiederum vor, daß ein Photon die Lichtquelle verläßt (der Zeiger der Stoppuhr beginnt sich zu drehen), die Vorderseite durchdringt, von der Rückseite zurückprallt und in A landet (der Uhrzeiger bleibt stehen). Diesmal zeigt der Zeiger fast in dieselbe Richtung wie bei der Reflexion an der Oberfläche, weil ein an der Rückseite des Glases reflektiertes Photon nur unwesentlich länger bis A braucht (es passiert die hauchdünne Glasscheibe zweimal). Wir zeichnen einen kleinen Pfeil von der Länge 0,2 in dieselbe Richtung, in die der Uhrzeiger jetzt weist (vgl. Abb. 11).

     
    Und nun wollen wir die beiden Pfeile kombinieren. Da beide gleich lang sind, aber in fast entgegengesetzte Richtungen weisen, hat der resultierende Pfeil eine Länge von nahezu null, und sein Quadrat nähert sich Null sogar noch an. Mithin ist die Wahrscheinlichkeit, daß Licht von einer infinitesimal dünnen Glasscheibe reflektiert wird, im wesentlichen gleich null (vgl. Abb. 12).

     
    Nehmen wir anstelle der dünnsten Glasscheibe eine etwas dickere, braucht das an der Rückseite zurückprallende Photon ein bißchen länger nach A als in unserem ersten Beispiel; deswegen dreht sich der Zeiger der Stoppuhr auch geringfügig weiter, ehe er stehenbleibt. Das bedeutet, daß der Pfeil für die hintere Reflexion einen etwas größeren Winkel relativ zum Pfeil der vorderen Reflexion bildet. Damit wird auch der resultierende Pfeil etwas länger und sein Quadrat größer (vgl. Abb. 13).

     
    Schauen wir uns einmal den Fall an, in dem das Glas gerade so dick ist, daß der Zeiger der Stoppuhr eine weitere halbe Umdrehung machen kann, ehe das an der Rückseite reflektierte Photon in A anlangt. Diesmal weist der Pfeil für die hintere Reflexion genau in dieselbe Richtung wie der Pfeil für die vordere. Kombinieren wir die beiden Pfeile, erhalten wir eine Resultierende von der Länge 0,4 mit einem Quadrat von 0,16, also eine Reflexionswahrscheinlichkeit von 16 Prozent (vgl. Abb. 14).

     
    Verstärken wir die Glasplatte um genau den Betrag, der erforderlich ist, damit der Zeiger der Stoppuhr, die den Weg des an der Rückseite reflektierten Photons stoppt, eine volle zusätzliche Umdrehung machen kann, weisen unsere beiden Pfeile wieder in entgegengesetzte Richtungen. Dementsprechend ist der resultierende Pfeil null (vgl. Abb. 15). Diese Situation tritt immer wieder dann ein, wenn die Dicke der Glasscheibe einer weiteren vollen Umdrehung des Uhrzeigers entspricht.

     
    Weist das Glas genau die Dicke auf, die den Zeiger, der die hintere Reflexion stoppt, eine zusätzliche Viertel- oder Dreiviertelumdrehung ausführen läßt, dann bilden die beiden Pfeile am Schluß der