Teilchen oder allgemeiner Systeme werden in der Quantenphysik durch
"Zustände" beschrieben. Ein Zustand mit
einer be-stimmten Eigenschaft, z.B. mit be-stimmtem Impuls, ist bezüglich
einer dazu komplementären Eigenschaft un-be-stimmt, z.B. bzgl. des Ortes.
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Bei einem Ein-Teilchen-Zustand mit be-stimmtem Impuls ist der Ort beliebig
un-be-stimmt. In diesem Fall enthält also der bezüglich des Impulses
be-stimmte Zustand Beimischungen von Zuständen beliebiger Orte, man
sagt, er ist eine Überlagerung von Zuständen beliebiger Orte.
Bei einer Ortsmessung wird einer dieser möglichen Orte realisiert.
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Ein Photon mit einer be-stimmten Polarisation bzgl. einer festen
Polarisator-Stellung hat un-be-stimmte Polarisation bzgl. einer anderen,
dazu geneigten Polarisator-Stellung. Z.B. hat ein Photon, das einen Polarisator
in y-Richtung passiert, be-stimmte Polarisation in y-Richtung. Stellte man
dahinter einen unter 450 gedrehten Polarisator auf, kann das Photon
mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit passieren oder aber absorbiert bzw.
reflektiert werden. Es besitzt dann vor dem Durchgang bzgl. dieser
Polarisator-Stellung un-be-stimmte Polarisation, bzw. lässt sich durch
einen Überlagerungszustand von einem Zustand mit scharfer
Polarisation bzgl der neuen Richtung und einem Zustand mit dazu senkrechter
Polarisation darstellen.
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Allgemein spricht man von einem Teilchen in einem
Überlagerungszustand, wenn zwischen zwei oder mehr klassisch
möglichen Ausgängen von Experimenten mit dem Teilchen noch nicht
entschieden ist.
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Auch nach dem Passieren durch einen Doppelspalt ist zwischen den beiden klassisch
denkbaren Möglichkeiten (Durchgang durch Spalt A oder Durchgang durch
Spalt B) ohne eine Ortsmessung nicht entschieden. Das passierende Teilchen
ist einem Überlagerungszustand bzgl. beider Möglichkeiten.
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Strahlt man Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge auf ein einzelnes
Ion, dann kann es das Ion anregen, d.h. es kann ihm Energie zuführen.
Befindet sich das Ion bereits in diesem angeregten Zustand, dann kann das
selbe Laserlicht dafür sorgen, dass das Ion unter Abgabe eines Photons
in den Grundzustand übergeht. Ohne eine Messung dieses Photons ist nicht
entschieden, ob sich das Ion im angeregten oder im Grund-Zustand befindet.
Es ist in einem Überlagerungszustand von beiden
Möglichkeiten.
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Ein stationärer Zustand, z.B. eines Atoms, ist ein Zustand mit
be-stimmter (Gesamt-)Energie. Da die kinetische (potentielle) Energie dabei
un-be-stimmt ist, lässt sich der stationäre Zustand auffassen als
Überlagerungszustand von allen möglichen Zuständen
be-stimmter kinetischer (potentieller) Energie.