- 皮皮
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使到达两个双缝的光为相干光。
只有两相干光相遇才能形成干涉,普通光源的相干性很差(因为原子发光的情况各不相同),如果直接照到双缝上的话是看不到干涉条纹的,先让其经过一单缝,使从单缝出发的光变为相干光(因为是从同一个线光源上发出的,所以振动情况相同),这样才能在光屏上看到条纹。
用激光做实验的话,可以直接照射双缝,就能观察到干涉条纹了。因为激光的相干性非常好。
扩展资料:
1961年,蒂宾根大学的克劳斯·约恩松(Claus Jnsson)创先地用双缝实验来检试电子的物理行为,他发现电子也会发生干涉现象。1974年,皮尔·梅利(Pier Merli) ,在米兰大学的物理实验室里,成功的将电子一粒一粒的发射出来。在探测屏上,他也明确地观察到干涉现象。
2002年9月,约恩松的双缝实验,被《Physics World》杂志的读者,选为最美丽的物理实验。
- 贝贝
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相当于两个有固定相位差的等效光源。
杨氏双缝干涉实验属于分振幅干涉,思路是保证
两个有固定相位差的等效光源。
- 苏萦
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使到达两个双缝的光为相干光。
只有两相干光相遇才能形成干涉,普通光源的相干性很差(因为原子发光的情况各不相同),如果直接照到双缝上的话是看不到干涉条纹的,先让其经过一单缝,使从单缝出发的光变为相干光(因为是从同一个线光源上发出的,所以振动情况相同),这样才能在光屏上看到条纹。
现在用激光做实验的话,可以直接照射双缝,就能观察到干涉条纹了。因为激光的相干性非常好。
- 马老四
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单缝的作用是衍射
双缝干涉实验证明了什么结果?
双缝干涉实验证实了光具有波动性。平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,狭缝相距很近,平行光的光波会同时传到狭缝,它们就成了两个振动情况总是相同的波源称为相干波源,它们发出的光在档板后面的空间相互叠加,就发生了干涉现象。双缝实验在量子力学里,双缝实验(double-slit experiment)是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里,微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径,从初始点抵达最终点。这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移,因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。光束是由经典粒子组成,将光束照射于一条狭缝,通过狭缝后,冲击于探测屏,则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。可是,假设实际进行这单缝实验,探测屏会显示出衍射图样,光束会被展开,狭缝越狭窄,则展开角度越大。在探测屏会显示出,在中央区域有一块比较明亮的光带,旁边衬托著两块比较暗淡的光带。以上内容参考:百度百科——双缝实验2023-07-26 02:08:551
如何做双缝干涉实验
1、照射粒子束于刻有两条狭缝的不透明板,然后确认在探测屏出现了干涉图样。2、因为可见光波长很短,所以手指宽的缝隙根本无法完成光线的干涉和衍射。缝隙宽度应大致和头发丝一样宽,双缝间距应小于1毫米。3、找一小块不用的镜子,用刀片去划镜子背后的水银涂层,这样就可以做出符合要求的双缝,最主要的是,没有透过双缝的光线都会被镜子反射,不会影响背后形成的阴影。扩展资料:双缝实验是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里,微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径,从初始点抵达最终点。这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移,因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。参考资料来源:百度百科—双缝实验2023-07-26 02:09:091
双缝干涉实验公式
双缝干涉公式:△x=Lλ/d,缝干涉的公式中的Δx、d、L和λ的单位都是米(m)。公式中的Δx是相邻两条亮(暗)纹间隔,d是双缝间距,L是双缝到屏的距离,λ是单色光的波长。距离的单位统一用米作为国际单位。2023-07-26 02:09:211
双缝干涉的实验现象是怎样的?
屏幕中心为零级亮条纹,两侧为平行等间距的明暗相间条纹。双缝干涉实验条纹特点的有:1、明暗相间的条纹;2、条纹等间距排列;3、中间级次低;4、零级明纹只有一条;5、除了零级,其它级次条纹对称分布;6、在装置确定的情况下,入射光波长越长,条纹间距越大。扩展资料英国物理学家托马斯·杨最先在1801年得到两列相干的光波,并且以明确的形式确立了光波叠加原理,用光的波动性解释了干涉现象。他用强烈的单色光照射到开有小孔S的不透明的遮光扳(称为光阑)上,后面置有另一块光阑,开有两个小孔S1和S2。杨氏利用了惠更斯对光的传播所提出的次波假设解释了这个实验。S1,S2为完全相同的线光源,P是屏幕上任意一点,它与S1,S2连线的中垂线交点S"相距x,与S1,S2相距为rl、r2,双缝间距离为d,双缝到屏幕的距离为L。因双缝间距d远小于缝到屏的距离L,P点处的光程差:δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/Lsinθ=tgθ。这是因为θ角度很小的时候,可以近似认为相等。干涉明条纹的位置可由干涉极大条件d=kλ得:x=(L/d)kλ,干涉暗条纹位置可由干涉极小条件d=(k+1/2)λ得:x=(D/d)(k+1/2)λ,明条纹之间、暗条纹之间距都是Δx=λ(D/d),因此干涉条纹是等距离分布的。2023-07-26 02:09:431
双缝干涉实验是谁发现的?
我们在高中的时候曾经学过一个实验,名字叫做双缝实验,我们准备一个蜡烛,在蜡烛后面放置一块只有一条长缝隙的挡板,然后在后面放置一块有两条长缝隙的挡板,最后再放置一块黑色屏幕,屏幕上会产生明暗条纹。这个实验是托马斯·杨所提出来的,他证实了光纤通过平行且距离很小的两个小孔,通过两小孔频率相同的光会发生互相影响投射出明暗相间的图案,第一个挡板的作用是让蜡烛发出的光先衍射,变成一束稳定的相干光源,这样可以排除干扰,能更清晰地观察到试验结果,第二块挡板的作用是让相干光变成同样的两列光源,这两列光源发生干涉,相位相同效果就加强,相位有差就抵消。在这个实验中托马斯·杨提出了干涉这个名词,杨氏双缝实验也被称为光的干涉现象。这个实验在当时造成了极大的轰动,最终导致托马斯·杨被学术界封杀,转而研究历史,因为在当时,牛顿的微粒说占据了学术界主流,被科学家奉为圣经。什么是微粒说呢?牛顿在法国数学家皮埃尔·伽森荻提出的物体是由大量坚硬粒子组成的基础上,根据光的直线传播规律、光的偏振现象,最终于 1675 年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说由此产生。但是托马斯·杨的实验却证实了光的波动理论,光的波动说认为光是以波的形式在运动。微粒说和波动说在此后的数百年时间里一直在争论不休。20世纪初,随着科学家对世界的研究从宏观到微观,德布罗意在 1924 年提出了“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象。1927 年,C . J . 戴维孙和 L . H . 革末在观察镍单晶表面对能量为 100 电子伏的电子束进行散射时,发现了散射束强度随空间分布的不连续性,即晶体对电子的衍射现象。几乎与此同时,G . P. 汤姆孙和A.里德用能量为2万电子伏的电子束透过多晶薄膜做实验时,也观察到衍射图样。电子衍射的发现证实了 L. V . 德布罗意提出的电子具有波动性的设想,从而证实了一切物质都具有波粒二象性。这个时候双缝实验也从宏观变成了微观,变成了电子双缝实验,可以说直接颠覆了整个世界的认知。我来和大家梳理一下背景,双缝实验是指光通过木板的狭缝从而射在屏幕上,而深入到微观领域,那就变成了电子双缝实验,光子是以波的形式运动,由于存在干涉,穿过双缝后会出现一道道痕迹。(电子和光子都属于基本粒子)但即使是一个个光子发射,也同样会发生干涉现象,条纹清晰地出现在屏幕上,这究竟是发生了什么事情。哥本哈根解学派掌门人玻尔的解释是:“我们无需去关心它“本来”是什么,也无需担心大自然“本来”是什么,我只关心我们能“观测”到大自然是什么。电子又是粒子又是波,但每次我们观察它,它只展现出其中一面,这里的关键是我们“如何”观察它,而不是它“究竟”是什么。”这段话的意思就是:它既是一个粒子,同时也是一个波!你观察的角度不同,那么你看到的东西也就不同。。但是爱因斯坦却表示了反对态度,单个电子怎么可能通过两条缝隙,难道电子会分身术吗?因为两条缝隙的距离虽然非常小(10∧-9米),但是对于电子来说,这个距离是电子身高的270亿倍。后来科学家发现,单个光子并没有同时穿过双缝,而是只通过了其中一个缝,这表明此时的电子是以粒子的形态穿过去的,粒子一颗一颗打在屏幕上形成一条长光纹。那么光子究竟是怎么样做到的!这个问题不断困扰着所有人!如果我们根据电子的速度,当确定它已经通过双缝之后,迅速的在后面的板上放上摄像机,会出现什么情况?结果是当我们在确定电子已经通过双缝后,迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是—没有干涉条纹,无论实验人员如何努力,干涉条纹都不再出现!反之亦然,如果迅速的拿掉摄像机,又会出现干涉条纹,即便我们在决定拿掉摄像机的时候,电子已经通过了双缝!究竟是摄像机,影响了电子的行为,还是人类的意识,影响了电子的行为呢?也或者真的是有造物主的存在,它设定好了一个既定的运行法则,不允许任何人窥探,也不容任何人打破,而人类的想法一旦产生,过去就会发生改变,从而修正最终的结果!后来约翰·惠勒提出了一个相当令人吃惊的构想,也就是所谓的“延迟双缝干涉实验”,延迟实验的原理相当于把探测器移到了挡板和屏幕之间,让粒子先做出选择然后再观察。要知道,它们在数百万年就已经出发,它们的旅程早已在出发前就已经被决定,也就说,当人类决定观察它们的时候,它们在数百万年前决定好的旅程路线就发生了变化!这种诡异的现象仿佛光子是有生命的,被人发现了就变成粒子态,没被发现就偷偷变成波态,完全颠覆了认知。目前来说,还没有哪个科学家能够对此作出完美的解释,惠勒后来引玻尔的话说,“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”,我们是在光子上路之前还是途中来做出决定,这在量子实验中是没有区别的。历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来。更精确地说,光子在通过第一块透镜到我们插入第二块透镜这之间“到底”在哪里,是个什么,是一个无意义的问题,我们没有权利去谈论它,它不是一个“客观真实”!惠勒用那幅著名的“龙图”来说明这一点,龙的头和尾巴(输入输出)都是确定的清晰的,但它的身体(路径)却是一团迷雾,没有人可以说清。然而惠勒的解释依然没有拨开这个实验所笼罩的迷雾,宇宙还存在着太多的未知等待着我们去探寻谜底。2023-07-26 02:09:561
双缝干涉实验到底是什么?原理呢?这里高三求告 谢谢!
(1)双缝干涉两个独立的光源发出的光不是相干光,双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光,在光屏上相通形成稳定的干涉条纹.在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点出现暗条纹.A、对干涉图样的研究可知:相邻两条明条纹(暗条纹)中心距离 与屏到双缝的距离L成正比;与双缝间距离d成反比;与照射光的波长成正比.B、在实验装置不变的情况下化、d不变),由于红光的波长大于紫光的波长,所以红光产生的干涉条纹间距较大,紫光产生的干涉条纹间距较小;初步了解通过双缝干涉测波长的原理. C、用白光进行干涉实验,各种单色光在光屏中央均为明纹,中央亮纹是各色光复合而成,所以是白色的.各色光由于波长不同,在光屏上产生的其它各级亮纹的位置均不相同,所以其它各级亮纹是彩色的.(2)薄膜干涉让一束光经薄膜的两个表面反射后,形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉.A、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹(暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方.由于光波波长极短,所以微薄膜干涉时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹.B、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹,阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉.C、薄膜于涉在技术上可以检查镜面和精密部件表面形状;精密光学过镜上的增透膜(当增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1/4时,透镜上透光损失的能量最小,增强了透镜的透光能力.)2023-07-26 02:11:061
双缝干涉实验是如何实现的?
光的双缝干涉中公式Δx =Lλ/d其中,Δx表示干涉条纹宽度,L指屏到狭缝的水平距离,λ表示波长,d表示双缝间距。双缝干涉的干涉条纹中间的明纹亮度较大,边上的明纹亮度逐渐减小。双缝的宽度为毫米量级,干涉条纹的宽度也不过几厘米。双缝与条纹上不同位置的距离相差极小、几乎相等,而干涉条纹里中间明纹和边上明纹的亮度差别明显,所以明纹亮度的差别不是因与双缝的距离不同而引起的。扩展资料双缝干涉实验:双缝干涉实验中,缝的宽度越小,干涉条纹的亮度就越小,所以理想的、或接近于理想的双缝干涉无法在实验中完成。理想的双缝干涉的理论结果无法用实验直接验证,但是计算机模拟实验可以在一定程度上验证理论结果的正确性,还可以使我们一睹理想双缝的干涉条纹的真容。真实的、缝有一定宽度的双缝干涉应该叫作双缝衍射,而双缝干涉就应该是指缝宽度为0的理想双缝干涉。遗憾的是,双缝衍射的称呼经常只出现于物理系高年级的量子力学课程之中。参考资料来源:百度百科-双缝干涉2023-07-26 02:11:141
电子枪发射的电子通过双缝,这个实验说明了什么?
证实了光的波动性,与以前的光的粒子性实验,证实了光是物质粒子次波的形式运动。2023-07-26 02:11:304
什么电子双缝干涉实验?有何原理?
通过观察电子通过双缝的波频现象和规律来验证是否具有干涉现象。电子双缝干涉实验,不观测电子路径的时候,投屏出现干涉条纹。观测电子路径的时候投屏出现两条缝隙2023-07-26 02:12:054
双缝干涉实验是什么?
杨氏双缝干涉实验中,光源上下移动时,干涉条纹下上移动(移动方向与前者的相反)。干扰必须第一相干光绕过障碍物(事实上,衍射),然后相互叠加,形成了光与暗的条纹。双缝垂直,水平方向上,体积小,容易绕过去的光(衍射),位于左,右两侧;每个接缝,而垂直方向上的大小,是不容易的光绕过去,所以没有光上下。最终,每一个垂直缝左右两侧的光彼此叠加,形成明暗相间条纹,性质和平行的接缝。扩展资料:假若光束是由经典粒子组成,将光束照射于一条狭缝,通过狭缝后,冲击于探测屏,则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。可是,假设实际进行这单缝实验,探测屏会显示出衍射图样,光束会被展开,狭缝越狭窄,则展开角度越大。在探测屏会显示出,在中央区域有一块比较明亮的光带,旁边衬托著两块比较暗淡的光带。参考资料来源:百度百科-双缝实验2023-07-26 02:12:491
杨氏双缝干涉实验原理是什么?
杨氏双缝干涉的原理是光波的叠加原理。光波解释了干涉现象。用强烈的单色光照射不透明的百叶窗,上面有一个小孔S,后面有一个小孔S1和S2。杨用光传播的惠更斯亚波假说解释了这个实验。S1和S2是完全相同的线光源,P是在屏幕上任意一点,这是x的交点年代行S1和S2的rl和R2远离S1和S2,双缝之间的距离是D,双缝和屏幕之间的距离是L。D=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,因为两个缝之间的距离是远低于L从屏幕上的距离,δ=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,这是因为在一个小角度,它可以被认为是近似相等。干涉亮条纹的位置可以极大条件kd=λ:x=(L/d)kλ,干扰暗条纹的位置可以最低条件d=(k+1/2)λ:x=(d/d)(k+1/2)λ之间的明亮的条纹,黑色条纹之间的距离是:Δx=λ(d/d)。扩展资料:干涉条纹是等距的,公式中包含波长参数。波长越长,差异越大。条纹形状:是一组平行于狭缝且等距的直线(有干涉条纹的特点)。菲涅耳双棱镜与菲涅耳双面镜和埃洛镜具有相似的干涉条件。光的干涉是指几个光波相遇时产生的光强分布不等于单个成员波产生的光强分布的总和,发生在明暗之间的现象。光的干涉现象的发现在光粒子理论到光波理论的历史发展过程中起到了不可磨灭的作用。1801年,托马斯·杨提出了干涉原理,并首次进行了双缝干涉实验。参考资料:百度百科-杨氏双缝干涉2023-07-26 02:13:011
双缝干涉实验是什么?这个实验有什么意义呢?
俺寻思,会不会还是观测手段影响了结果。我查了下,光的双缝干涉实验观测手段是两次偏振,电子双缝干涉实验的观测手段好像是某种电磁设备。我想,偏振也许会稍微改变激光的频率,两次偏振后也许双方的光子的频率已经无法再共振了。电子在电磁设备的作用下,也许也发生了频率改变,而失去了共振。从而干涉条纹消失。按照物质波理论,任何质量同时具有波动频率,质量越小频率越大。也许在光子、电子的领域,很小的频率变化就会失去共振。看,一块三棱镜或者一道狭缝,就能使太阳光按照频率进行分解。可见偏振是有可能改变频率的,也许改变很小,但是两次不同方向的偏振,也许改变的频率就足够失去共振了。2023-07-26 02:13:184
双缝干涉实验中,人的观测会使干涉条纹消失,为什么有的人说这并不诡异?
毕竟有了第三者的介入之后,那么就会导致结果发生改变,就像薛定谔的猫一样。2023-07-26 02:13:514
什么是双缝干涉?
双缝干涉意思如下:这句话的意思指的是平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,狭缝相距很近,平行光的光波会同时传到狭缝,它们就成了两个振动情况总是相同的波源称为相干波源,它们发出的光在档板后面的空间相互叠加。这就是双缝干涉。发生干涉的条件:相干光源:频率相同,振动方向平行,相位相同或相位差恒定的两列波。双缝干涉的提出:双缝干涉实验最早由托马斯·杨于18世纪初提出。一束单色光,穿过两条平行的狭窄双缝,会在光屏上投射出明暗相间的干涉条纹,这就是双缝干涉实验。该实验起初仅仅证明了光具有波动性,可在之后却颠覆了人们对世界的原有认知。理查德·费曼曾说:双缝干涉实验是量子力学的核心实验,就是因为双缝干涉实验能够展现量子力学的奥秘。2023-07-26 02:14:341
双缝干涉实验怎么做啊!!急求!
将缝宽和缝剧调整为以下范围再试:缝宽0.016~0.020mm,缝距0.080mm2023-07-26 02:14:482
为什么当年双缝干涉延迟实验让科学家感到恐怖?
双缝干涉实验顾名思义就是光通过两条平行的狭小缝隙后,投射在屏幕上的状态,看似简单无奇,可实验结果却像玄学的灵异事件令人惊悚莫名。 其实双缝干涉实验 历史 悠久,皆源于光的波动说与粒子说的百年争斗。光到底是粒子还是波?这曾是物理学界争论不休的话题。 所谓粒子,简单说就像一个个光滑的玻璃珠子。每当我们打开手电筒,无数光子就像子弹笔直的射向远方。 诸如牛顿、普朗克等许多著名科学家,都凭借权威实验确凿无疑证明光是粒子。 而所谓的波,简单说就像瓦片掷入水中产生的水波纹一样。如果把光看成波,那么衍射、偏振等光学现象就能完美解释了。 诸如惠斯顿、赫兹等许多著名科学家,也通过权威实验确凿无疑的证实光是波。 可是粒子与波是截然不同的东西。粒子可以分割成一个个最小单位,单个粒子不可再分,而波则是连续的能量分布。粒子皆是直线前行,而波则是同时向四方发射。粒子可以静止在某个固定位置,而波则必须呈动态在空间运动。 总之波与粒子之间存在不可调和的矛盾,由此波派与粒派争论不休,谁也不肯妥协。 18世纪,牛顿凭借其权威身份压制的波动说黯淡无光,直到1836年,英国科学家托马斯.杨发现光通过两条平行的狭小缝隙后,呈现明亮条纹与暗淡条纹相间的斑马线条纹。干涉衍射是波特有的性质,托马斯.杨的实验使波派逆势上扬,自此光到底是波还是粒子,成为物理学界核心议题。 直到1924年,有人如恍然大悟般提出也许粒子在某个时刻像波,而波也可能在某个时刻像粒子,那么光为何不能两者兼而有之呢?简单说就是光具有波粒二象性。 真理确实只有一个,可真理的表现形式也许有千万种,只不过人类始终属于盲人摸象各执一词的阶段罢了。光到底是粒子,还是波亦或波粒二象性,那么就要利用双缝干涉实验来验证了。 双缝干涉实验 科学家在一张纸板上开两条平行的细缝,用一把光子发射枪发射光子,然后观察光子通过细缝后,投射在探射屏上的光斑形状。 根据科学家推测,如果光是纯粒子,其他方向的光子都被纸板遮挡了,那么通过双缝的光子会直射到探射屏形成两道平行的两道杠。 如果光是纯波,那么光通过双缝后会形成两道波源进行干涉,波峰与波峰叠加形成明亮光条,波峰与波谷则互相抵消形成暗淡光条,投射在探射屏上就形成明暗相间的唯美的斑马条纹。 而如果光是波粒兼有,那么光通过双缝后,会出现两道杠与斑马线混杂状态。 简单说两道杠就是粒派胜出,斑马条纹就是波派胜出,两种状态混杂的四不像代表波粒二象性则属平局。 第一次实验光射枪发出光子通过双缝后,形成标准斑马线,明摆着波派大胜。 可粒派不服气,明明知道光是粒子,为何会出现斑马线呢?那么就一个一个光子发射,再重新做一次实验。 第二次实验,将光射枪调至点射状态,一个光子一个光子发射通过双缝,令人震惊的是当发射光子数量少时,探射屏上只有杂乱无章的光斑,可随着发射光子数量增加,探射屏上竟然出现了明暗相间的斑马线条纹。 这怎么可能呢?如果光真的只有波动性,粒派甘愿认输。可问题是,斑马线是通过双缝的两个波源互相干涉叠加而成。而一个光子不是通过左边缝隙直射,就是通过右边缝隙直射,它又是被谁干涉叠加呢? 难道光子遇到双缝会分裂成两半,同时通过双缝后,自己干涉自己吗?那么一不做二不休,继续做第三个实验弄清光子如何通过双缝。 第三次实验,在探射屏两边分别安装摄像头,同时依旧点射光子。如果那边的摄像头看到光子,就是光子通过那边细缝。 结果一边摄像头看到光子,另一边就看不到光子,并没有发现半个光子出现。那么光子就是粒子,只不过不知其通过双缝后,如何变成了两道波源形成了干涉条纹。也许这就是所谓的波粒二象性吗? 可诡异的事情发生了,探射屏上并没有出现预想的干涉条纹,而是出现了两道简单的杠。 见鬼了吗?全世界的科学家都懵头了。第二次与第三次实验的区别,只是第三次实验加了摄像头观察,难道没有摄像头观察,光就是波,有摄像头观察,光就是粒子吗?光是波还是粒子,难道由观察者是否看一眼决定吗? 于是有些脑洞清奇的聪明人,大胆推测光子是智能极高的外星Al机器人。当光射枪发射光子时,光子已经开始观察,如果发现有摄像头就表现出粒子状态,如果发现没有摄像头,只有屏幕,就表现出波的特性。 如此脑洞大开的推测,不但未遭到大量抨击,甚至科学家还要为此进行第四次实验佐证,可见全世界已经被双缝干涉实验弄晕了头。 灵异恐怖的双缝干涉延迟实验 第四次实验,事先未加摄像头,当科学家预估光子通过双缝时刻,并在其通过后,以迅雷不及掩耳之势加上摄像头,这与1978年惠勒的延迟选择实验类似。 实验结果是无论以多快速度加上摄像头,屏幕上都显示两道杠。反之即便事先有摄像头,哪怕最后一秒撤掉摄像头,屏幕就会出现明暗斑马线。 我们需要注意,光子经过双缝之后才决定是否加摄像头,也就是说光子通过双缝时,就已经确定了将以何种方式出现。那么光子通过双缝时已经定型,可实验却又为何在最后一刻变化呢? 难道光子真有高级智商?一个简单的实验使有关灵异甚或外星人的留言四起,科学家们崩溃般感觉到历经几百年时间构筑的理论体系已瞬间崩塌。 结语 其实托马斯.杨的实验并不恐怖,它是实证波动说的经典实验。而真正令人感觉恐怖反直观的则是属于量子力学范畴的双缝干涉延迟实验:一是光子一个一个打,也会出现干涉;二是只要观测光子通过哪条缝隙,干涉却消失了。这里就牵涉到了量子力学中的两个概念“态叠加”与“测量塌缩”。 简单说双缝干涉延迟实验并不恐怖,只是不易理解,它为我们打开了量子魔法大门。玻尔为此总结出了量子力学三大原理:态叠加原理(在量子世界,一切事物都能处于不同状态,各种可能性并存);测不准原理(叠加态无法精确测量);观察者原理(虽然任何事物都有多种可能性叠加,但我们无法看到一个即黑且白的量子物体,只要我们观察,必然看到一个确定无疑的结果)。 玻尔因完美解释了双缝干涉延迟实验一夜成名,却也四面树敌。按照玻尔说法,光子在观测瞬间,随机蜕变成多种可能性中一种,并将此过程命名为“塌缩”,可是“塌缩”到底经历怎样过程?玻尔自己也无法说清。 由此许多人抨击玻尔理论反直观,其中bug太多,而薛定谔用一只不死不活,又死又活的混沌之猫给了玻尔理论致命一击。 时至今日,虽然人类对量子力学有了进一步认知,量子通信卫星已经上天,可人类对量子世界所知还属皮毛。也许就像爱因斯坦所说:“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论,却依旧想不明白。”,量子世界浩渺无边,我们所知渺如微尘,那些我们未知的世界就成了神秘玄学所在。 如果说宇宙不是完美的,它有BUG(漏洞),你信么?双缝干涉实验似乎一步步地发现了这个宇宙“漏洞" 双缝干涉实验是什么? 当我们在水中丢下一块石头,那么水面就会产生波纹,如果同时丢下两块石头,两个水波之间就能够出现交叉的干涉条纹。这就是波能够互相干涉的特征。 双缝干涉实验既在一个光源前放置一个开了两条缝隙的不透明挡板,挡板后面再放置一个能够观测到的背景。当我们打开光源,会看到背景上出现明暗相间的条纹,这就是简单的双缝干涉实验。 这个实验证明了光是一种波! 因为光在穿过两条缝隙后产生只有波特有的干涉,相反的波被抵消,相向的波被增强,导致背景上明暗相间的条纹。(日常生活中主动降噪耳机就是利用了这个原理,用相反的声波抵消了噪音) 下面我们把实验升级一下,光源变得非常小,背景换成高灵敏高分辨的底片。打开光源后,一开始我们看到了无数随机分布的小点,随后这些小点越来越多最终形成明暗相间的条纹!实验升级后证明光是一种粒子并且还具备波的特征 , 也就是光的 波粒二象性 ! 双缝干涉延迟实验 虽然双缝干涉实验已经让人赞不绝口,不过科学家们还是在这个实验上再次升级。将光源变成一次发射一粒的电子!电子要通过这块挡板只能随机通过两条缝隙。 我们知道,要干涉就必须有对象,没有对象怎么被干涉?然而这一次实验结果出事了,即便单个电子在随机穿过两条缝隙后依然在最后形成了干涉条纹。 这个结果震惊了科学界!为什么单个电子能够自我干涉?难道他还有一个分身?更诡异的是当我们观察电子是通过哪一条缝隙时,干涉条纹消失了。当取消观察时,干涉条纹又神奇的出现了!冥冥中仿佛有一双眼睛窥视着我们,只能让我们看到电子穿越缝隙的路径(粒子特征)或者电子的干涉条纹(波特征)其中之一! 双缝干涉之延迟选择量子擦除 看到这里,你也许认为上面的实验会有很多未知的漏洞,我们观察电子时已经打扰了电子的正常运动导致电子属性改变,只是我们没有办法找出这个因素。接下来科学家用更加复杂精密的方法来做双缝实验。将一个光子分离成一对纠缠的光子A和B(纠缠的量子能够无视距离影响对方) AB分别做双缝干涉实验(互不影响的环境),而B距离感应屏比A远,这样 A会比B要先到达感应屏 。当我们在B实验中放置相机观测到B通过双缝的路径时,A实验的干涉图像消失,显然,纠缠的两个光子是互相影响了,B得不到的波属性A也得不到。接下来,我们通过技术手段把B获得的路径信息擦除,然后A和B都出现了干涉条纹。这里就出现了两个个非常诡异的现象。 测量到光子的路径信息只是"泄露”,没有主管观意识去查看,干涉条纹会消失!把这个路径信息擦除掉,干涉条纹又会出现! 更诡异的是,实验中我们设定从B获得路径信息时,A早就已经到达了感应屏形成了图像!这时候擦除B的路径信息,A感应屏已经"拍好照"的图像会鬼魅般地变成干涉条纹! 让人难以理解的“宇宙程序” 很多人一开始认为,观察光子路径就是人类意识干预了实验。不过我们从最后一个实验得知,在延迟选择实验中,测量到的路径信息,你看与不看,宇宙程序它已经认定了你泄露了天机!光子波动属性就被隐藏了!我们得不到干涉图像。如果我们把这个泄露的天机抹除掉,宇宙程序马上修复了光子的波动性,让我们得到了干涉图像。没想到的是,我们人类在实验室上利用量子纠缠钻了个空子,让图像形成之后再得到路径信息。接着我们再去选择是泄露还是擦除,宇宙程序任然按照原来的指令执行了。让已经形成的图像变了回去(曾经不干涉的光子,在曾经又干涉了。这话很绕)?这是不是意味着我们找到了一个宇宙程序的BUG,用现在的决定,改变了过去!还是另有其他原因?我们生存的宇宙,这个看不到边无比真实的世界,难道是一个设定好的“程序”?或者说宇宙这个看似无比完美运行的世界其实还有一些漏洞。如果人类将来利用这些漏洞未来的世界会发展成什么样子? 很多人听过双缝干涉实验后会认为“玄之又玄”,于是有了“遇事不决量子力学”。实际上,量子力学是人类了解宇宙底层逻辑的敲门砖,而双缝干涉实验则是量子力学核心的显现,下面我聊聊双缝干涉实验到底多“诡异”,它揭示了宇宙哪些核心? 薛定谔的猫、上帝掷骰子、平行宇宙哪来的? 由于量子太过抽象,因此我们把量子现象过渡薛定谔的猫,再回到双缝干涉实验就容易理解了。这是薛定谔给我们理解量子力学的好例子。 话说啊,有个封闭的盒子里面装一只猫,然后一个量子装置连着毒药瓶,猫的生死取决于量子性质,如果量子发生衰变猫死,反之则没事。换句话说,猫的生死间接表现了量子的性质。实验的问题是猫最后是死的,还是活的? 各路大佬都说出了自己的看法,主流看法有三个: 哥本哈根学派,波尔:这是只 量子猫,它在盒子里的概率是100%的可能性是活的,同时100%可能性是死的,两种状态同时存在,叠加在一起,当你打开盒子一瞬间,猫的生死才会表现出来,生死的结果是随机的。 爱因斯坦、薛定谔:猫50%是死的,50%是活的,我们打开盒子之前它就已经死了,或者还活着,我们打开盒子看到的是结果,而不是诱发结果。 爱因斯坦:波尔,按你的意思是打开盒子时,上帝发现有人要来看结果了,赶紧摇号决定了猫的生死? 波尔:你别管上帝能干什么! 休·埃弗雷特:安静安静,我还没说呢!首先波尔的叠加态我是认同的,但是100%+100%=200%,打开盒子前与打开盒子后应该守恒才对,因此我认为如果打开盒子时猫死了,那么活着的猫应该存在于另外一个世界中——平行宇宙。 爱因斯坦、薛定谔、波尔:你厉害, 我们竟然不知道如何证明你说的是错的! 故事先到这里,看得懂看不懂没关系,先说结果:波尔是对的!而平行宇宙证明不了,最多算假说。在这个故事中有几点很重要: 1. 猫即死又活的状态——叠加态 2.打开盒子意味着观测, 观测会让叠加态随机坍缩为单一状态 。(上帝摇号!) 3.前两点, 打开前与打开后,还隐含了波粒二象性。 (下面再说) 光到底是什么?——双缝干涉的“诡异” 接下来我们看双缝干涉,这事要先从牛顿说起,源于一个看似简单,然而谁都答不上来的问题——光是什么东西? 图:牛顿三棱镜实验 牛顿作为当代学霸,为光学做出了不少贡献,比如阳光是由多种光混合而成的三棱镜实验就是他搞出来的。他认为光又能反射,还折射,运动轨迹会改变,就像乒乓球扔墙上会反弹回来,因此它最小的单位应该是粒子。 十九世纪,托马斯·杨反击牛顿,他只干了一件事,让一束光通过了两条小缝,后面有块感应屏。“按照牛顿的说法”这个实验的结果应该是两条条纹,如下面: 实际上却出现了下面的结果: 于是老杨说光就像下面的水波一样,其实波: 通过缝隙的光波变成了两个波,两个波接触干涉,出现和水一样的现象,于是在屏幕上显示出干涉条纹。 这就是双缝干涉实验,但是诡异的事情是量子力学的双缝干涉实验。 好景不长,随着黑体辐射实验,普朗克发现光能量是一份一份不连续的,爱因斯坦发现光电效应,即光与原子作用时是以粒子的形式交换能量的。于是大家重新审视双缝实验,对它进行升级。 既然光是一粒一粒的,那么我们把光子一粒粒通过双缝会发生什么?(实际实验用的是电子,道理是一样的) 大佬们很快地照着两条缝像机关枪一样发射一梭子电子,显示屏上随机出现大量的粒子,但站远点看这些粒子同样组成了干涉条纹。既然是粒子,为何会发生干涉? 于是有人认为一大堆电子在一起挤来挤去的所以发生了干涉,有点像儿童乐园里的海洋球,当你跳进去,海洋球虽然是一粒一粒的,但是会像波一样往向外扩散,于是就有了虽然是粒子但同样会发生干涉。但真的只是这样吗? 图:实验结果 科学家再次做了实验,改成了“手枪式”发射,“啪”打一发电子,电子到达了感应屏,再打下一发,杜绝了两个电子在运动时发生干涉。然而科学家懵了,快点打和慢点打,结果是一样的,屏幕还是出现了波动性,才会出现的干涉条纹,而不是两条条纹!也就是说单个电子发生了干涉,那么它和谁干涉呢?就两个缝,它只能选一个穿过,另一个缝没有电子出来,上哪干涉去? 为了解决了问题,大佬们就在实验中安上了光电探测器“去看它”,看看电子是如何完成干涉的!结果发现电子老老实实的在感应屏上形成了两条条纹。大家:上帝,告诉我发生了什么! 上面的故事已经给了答案:波粒二象性 先按不靠谱的平行宇宙理论来解释:你不看时,电子即从A缝过去,又从B缝过去,然后发生了干涉,你可以理解为量子出现了一个分身。如果你去看它,宇宙就分裂了,如果电子从A缝进入,那么平行宇宙中的电子就从B进入,是我们去探测引起了宇宙的分裂,导致处于两个宇宙中的电子(分身)无法形成干涉。 波尔的解释:前半段和平行宇宙一样,电子处于叠加态,这是一个波的状态,但当你去看它,就随机坍缩成了粒子态。 爱因斯坦:无法解释!肯定有什么我们还没弄清楚的,反正上帝是不会摇号的。 图:我们印象中电子在原子中是这样的 图:实际上它是这样的,因此也叫电子云,具有概率性、波动性。 到目前的科学研究成果来看,波尔是对的。量子具有波粒二象性,这是量子力学的核心。一个电子同时具有波与粒子的性质。 当它没有坍缩成粒子时,虽然也是以单个粒子发射,但波的性质也在发挥着作用,当你发单个电子就类似于发射出水波,你发射了一堆电子,其实就是在发射一堆波,这些波都会按着干涉后的结果显示在感应屏上。当你探测电子,它坍缩成单独的粒子性质,所以一堆电子打出去,没有发生干涉,只出现两条条纹。 如果不理解量子的性质就会觉得,我不看出现干涉条纹,我看了却不干涉了,似乎有点“恐怖”,理解了就理所当然了,量子力学是目前人类发现的宇宙最底层的逻辑,它可以解释宇宙起源,大到宇宙的构成,小到组成宇宙最小结构的粒子的形成。2023-07-26 02:14:571
光的双缝干涉实验
双缝干涉实验应该是对物理学很有兴趣的人都知道的著名实验,其原理就是一束光,再通过了一道狭隘缝隙后,又穿过了互相平行的两道狭隘缝隙,在后方的探测屏上会显示出明暗相间的干涉条纹,这个实验原本是托马斯u2022杨所提出,其原本意图是反驳光的粒子学说来支持光的波动学说,因为实验中产生的干涉条纹是光的波动干涉所形成的,而粒子无法形成这样的干涉条纹。这种光的波动说在很长一段时间内成功的取代了光的粒子说 但在一段时间后,人们发现了一个恐怖的现象,当人类将光子一个一个的穿过双缝时,发现在后方的探测屏上依然可以得到干涉条纹,甚至,当人类将光子置换成电子分子时,依然可以构成干涉条纹。这是一个非常恐怖的现象,因为单个光子通过双缝时并不会自己发生干涉,原本屏幕上应该出现两条明亮的光线,但是他依然出现了干涉条纹,这就是奇怪的地方,除非光子再通过双凤之前自我分裂成两个光子,穿过双缝后自己与自己进行干涉所形成干涉条纹,不然他不可能出现干涉条纹,更奇异的是,当人们在双缝前方装上探测器后,光子竟然会老老实实的一个一个的穿过左右两条双缝在屏幕上形成两条光斑 这种情况让人们都非常的迷惑 我认为在单个单个发出光子的时候,光子干涉的条纹是处于一种不确定性的,当我们不去观察他的时候,只观察结果,这种不确定性就会变成波形成了干涉条纹,但是如果我们观察他确定单个粒子光子到底通过了哪条缝隙时,那么这时候光,粒子等都会被确定为粒子状,从而形成两条光斑刚变成播的时候,无论我们发射的是单个粒子还是群体,粒子都会变成波的形式,去散发与自我干涉2023-07-26 02:15:041
双缝干涉实验为什么恐怖?
压根就不恐怖,只要你了解原理。可以看看杨家福的《原子物理学》,里面已经解释了原因。2023-07-26 02:15:142
怎么理解“双缝干涉实验”
这个实验证明了光及微观粒子(如电子)同时具有波和粒子的特性。它是证明量子力学可能性现象的基本实验。最早的实验由托马斯·扬在1801年完成,实验观测到光束在通过双缝后,在屏上形成了特定的干扰图案,因而具有波的性质。如果光是粒子,则每个粒子只能通过双缝中的一个,不会形成稳定的干扰图案。然而当在双缝上安装了探测器时,探测结果又显示光束每次只通过一个缝而不是两个同时通过,这又证明了粒子的性质。因此,双缝实验证明的是波粒二象性。2023-07-26 02:15:311
为什么说双缝干涉实验恐怖?到底恐怖在哪里?
双缝干涉实验所显示出来的结果是20世纪科学家集体遭遇的一次“灵异事件”,在这个简单的实验中微观世界的基本本质,叠加态、不确定性、观察者效应展现的淋漓尽致。而这三个现象有是如此的烧脑、违反直觉、毁人三观,所以我们常说双缝干涉实验的结果让人觉得后背发凉,有那么一点“恐怖”的感觉。我们人类作为一个宏观世界的一部分,在量子力学出现之前我们的科学认知都是建立在现实的确定性之上的,我们科学理论可以完美的解释和预测宇宙中的任何现象。例如,通过牛顿力学我们可以准确的预测一个事物未来的发展动向,前提是只要知道这个事物初始的状态,以及它未来所经历的相互作用。1846年,我们更是利用物理和数学预测的方式准确的发现了海王星的位置,可以说这是人类宏观世界科学的一次伟大胜利。毫不夸张的说,如果有一台超级强大的计算机,它可以根据已有的理论预测出宇宙中所有事物的未来,这就是现实世界的确定性,以及可预测性。这不仅仅是我们普通人心里的世界观,也是20世界大部分科学家的世界观,爱因斯坦也不例外。但是这一切都被一场物理学的“灵异事件”打破了。是波还是粒子微观世界的尺度非常小,都是些原子、电子之类的小玩意,这些东西不仅在生活中看不到,就连科学家也一直被挡在门外,我们真正了解原子、建立模型也就是上个世纪的事。但是有一个粒子经常在我们眼前晃来晃去,可以说晃了数百万年,那时我们还是树上的猴子,它就是光子!虽然光子很常见,但是关于光是什么?这个问题人类是想了几千年,直到17世纪牛顿大哥才说光是微粒,是一种实物粒子。不过当时就有人提出反对意见认为光是波,因为身为粒子的光无法解释光的衍射现象,而且如果光是微粒的话为什么我们看不见两束光发生碰撞呢?这个人就是惠更斯。由于惠更斯并拿不出任何实验证据,再加之牛顿学霸当时在科学家的威望极高,所以光是微粒就得到人们的认可。那么关于光到底是什么?就在科学界形成了两个不同的派别:波派和粒派!粒派所认为的粒子,我们可以将其想象成为一个个光滑的小球,它们遵循实物粒子的运动规律。也就是说,当你打开手电筒的一瞬间既有无数颗光颗粒向炮弹一个沿着直线向外飞奔。除了牛顿之前所说的实物颗粒,普朗克和爱因斯坦后来也认为光是一种粒子,称为光量子,这个光量子和牛顿的微粒有着本质的区别。量子是一份一份不可分割、且不连续的能量。波派所认为的波,就类似于我们生活中常见的水波,有波峰、波谷,可以完美的解释光的衍射和干涉现象。可问题是波和粒子是完全不同的东西,在现实生活中我们看到的事物它是实物粒子就是实物粒子,它是波就是波,不可能存在两面性,我们也无法理解即使波又是粒子的事物。硬币不是正面就是反面,不可能有即使正面又是反面的硬币,事物不是黑就是白,这就是现实的确定性。所以波派和粒派就持续撕逼了百年,不分胜负。灵异实验:双缝干涉也许微观世界有它自己的本质,也许它真的跟宏观世界不一样,也许宇宙真的需要两套不同的理论去解释,也是事物真的存在两面性,也就是波粒二象性,而我们只是各执一词、盲人摸象罢了。那么光到底是什么?科学家决定做一个实验,这个实验可以完美探测波和粒子的不同特性。双缝干涉实验其实特别简单,就是在光源和探测屏幕之间放一个开了两个狭缝的挡板。然后用光源向挡板啪啪啪发射光子,然后观察屏幕上的呈现。这个实验无外乎两种可能:光就是粒子,就是我们所说的实物小球,或者是生活中的石子、子弹,当光经过中间的挡板时,大部分的光会被挡住,只有两条狭缝可以允许光通过,并且光在屏幕上留下两道杠。这就是粒子运动的典型特性。光是波,它可以像水波那样在经过两条狭缝以后发生干涉,波峰和波峰叠加,波谷和波谷叠加,波峰和波谷抵消,最后在屏幕上留下干涉条纹,看起来就像是斑马线。第一次实验,我们对准双峰发射光束,实验的结果是在屏幕上产生了明暗相间的干涉条纹。这无疑说明,光确实是一种波,可以发生干涉。这是否就说明波派胜利了?其实不然,上面你是发射的光束,你能不能改成一个个光子来发射。也就是我们上文说的光量子。粒派认为这样铁定是两道杠!第二次实验:重复做上述过程,一个一个发射光子,起初由于光子的数量很少,在屏幕上出现了杂乱无章的图案,但是当光子数量增多时,神奇的事情发生了,屏幕上开始显示出了干涉条纹!到这里先不谈波粒之间的竞争,因为出现了一个全新的问题,我们知道要想产生干涉条纹,必须得有两个波进行干涉,这就是为什么要开双峰的原因,但缝的话任何波都不会产生斑马线。但是一个一个发射光子,单个光子要么经过右狭缝、要么经过左狭缝,单个光子在和谁发生干涉?难道它同时经过了双缝,并且和自己发生了关系?所以说波粒之争的事情在双缝实验上变得越来越复杂了。如何解决这个问题?科学家想到了一个办法,我们可以在左右狭缝后加上光电探测器,来看一下单个光子到底是通过了哪条狭缝,还是它会分身分别经过了两条狭缝?这里需要注明一点:观察粒子经过哪条狭缝这个实验,历史上使用的是电子而不是光子,因为我们可以向电子发射光子来进行探测它到底经过了哪个狭缝,而光子本身我们无法去探测,所以使用光子的实验我们本身也做不出来,不过这不影响我们的思想实验。第三次实验:还是以点射的方式发射光子,探测的结果是,光子要么经过左狭缝,要么经过右狭缝,并没有分身,也没有同时经过两个狭缝,光子还是一个一个的粒子。这时波派和粒派都松了一口气,这说明光子具有波粒二象性(其实粒子的性质也在光电效应上得到了证实),它即使波也是粒子,处在两种状态的叠加态,微观世界还真是诡异,粒子处在混沌的两面性。但是到这里真正刷新人们三观的灵异事件发生了。我们不就是探测了一下光子到底经过了哪个狭缝,居然导致了屏幕上的干涉条纹消失了,变成两道杠。这说明我们的观测行为导致了光子的状态发生了改变。这也意味着我们的观测行为,影响了结果。这听起来十分的玄学,难道我们看不看一个事物能够改变它的最终状态。观察者效应微观世界毕竟离我们很远,我们无法体会到这件事道理灵异到了哪里。下面我就举个宏观世界的例子。足球这项运动看过吧。足球运动员射球的一瞬间这个球进不进和足球当时所处的位置、运动员发力的大小和位置、风速等等这些物理因素有关,只要经过足够精细的科学分析,我们就能判断出这个球到底能不能进。但是唯独没有关系的就是你当时有没有看这场比赛,你看与不看都不妨碍球是否能进。但是微观世界的实验告诉我们,球进与不进这个结果和你有没有看球有关。这简直令人发狂,不可思议。尤其是当有些人给观察者这件事上加入了人类的意识以后,整件事情就变得更加的诡异了。被搬倒了几千年的唯心主义差点复活。人类的意识可以改变宇宙的状态。以上的实验都是在光子经过双缝的时候我们对其进行了观测,导致了光子的叠加态坍缩到了单一的量子态,表现出了粒子的特性。那么我们这次让光子首先经过双缝,在它经过双缝的时候应该会保持原有的叠加状态,我们这时在以非常快的速度加上探测器,那么结果会怎么样?不论我们加上探测器的速度有多快干涉条纹都会消失。反过来,一开始有探测器,只要在最后的一瞬间撤掉探测器,干涉条纹就会出现。这次实验类似于惠勒的延迟选择实验,光子貌似是事先已经知道了我们要对它进行探测,在经过双缝时就表现出了粒子的特性导致干涉条纹消失。而我们只要停止观测,光子在双缝处又开始与自己发生干涉。反过来说,我们未来的选择,决定了光子最初的状态!因为光子做出选择在先,我们观测在后。在微观世界中,因果律貌似也失去了作用。这就是量子力学的世界,这就是微观世界的诡异和恐怖之处。哥本哈根诠释双缝干涉实验包含了量子力学中的三大基本原则:叠加态、不确定性、观察者。叠加态是微观粒子的本质,一个粒子可以处在不同状态的混沌态,它具有多面性。以光子来说它就是波粒二象性。一个光子可以同时处在左缝和右缝这两种路径的叠加态中,可以同时穿过两条狭缝,并于自己发生干涉。不确定性原理,也称为测不准原理,在微观世界中我们宏观世界中科学准确的预测性完全不起作用,微观粒子的行为只满足概率统计,我们不能准确的同时知道一个粒子的位置和动量。这两个物理量的测量误差的乘积一定大于某个值,也就是说,如果我们准确的知道了一个粒子的位置,那么它的动量可能会是0到无穷大,变得十分不确定。而在单个发射光子的时候,这个光子到底会落在屏幕的那个位置,我们无法准确的知道,只能说出它出现在某个位置的概率是多少。这一点和宏观世界有着本质的区别,需要用不同的理论去解释。测量这件事会导致微观粒子的波函数发生坍缩,也就是从混沌的叠加态转变为确定的状态,例如,我们对光子(电子)的观测就导致了光子从叠加态坍缩到了粒子态。这样也会导致光子不能神奇同时处在两个路径的叠加态中,只能选择一个单一的狭缝经过,从而导致干涉条纹消失。那么这跟人类的观察有何关系?观察这个行为确是具有人为的因素,貌似是人的因素导致了量子态发生坍缩,导致结结果发生改变,甚至导致未来决定过去。但是观察这种行为是怎样发生的呢?上文我已经提过,历史上对双缝实验的观察我们无法用光子做出来,而使用的是电子,因为在我们观察的时候,我们要想获得粒子的信息,就必须要使用另外一个粒子和其发生相互作用,来反馈给我们。你想一下我们如何去观察电子?是不是要向电子发射一定能量的光子,当光子在被反射回来时,我们才能知道电子的状态。没有这种交互作用,也就没有所谓的观察!但是这个测量的过程就会导致电子的状态被限制单一的状态中,换句话说,当电子穿过狭缝时,我们强迫电子与光子发生相互作用,正是这个过程导致电子波函数的坍缩。所以说观察行为也是一种量子行为。跟人类的意识没有任何关系。2023-07-26 02:15:531
在双缝干涉实验中,怎么求明暗条纹间的距离,有什么公式
你指的是明条纹和边上紧挨的一个暗条纹之间的间距还是两个明条纹之间间距还是两个暗条纹之间的距离?如果是两个明纹或者两个暗纹之间的间距用公式:涉条纹宽度Δx=L*λ/d其中:d是双缝间距, L是屏到狭缝水平距离。如果是明纹和暗纹之间的间距,只要把明纹和明纹之间间距除以2就可以了!2023-07-26 02:17:372
杨氏双缝干涉实验中明条纹位置表达式
杨氏双缝干涉的原理是光波的叠加原理。光波解释了干涉现象。用强烈的单色光照射不透明的百叶窗,上面有一个小孔S,后面有一个小孔S1和S2。杨用光传播的惠更斯亚波假说解释了这个实验。S1和S2是完全相同的线光源,P是在屏幕上任意一点,这是x的交点年代行S1和S2的rl和R2远离S1和S2,双缝之间的距离是D,双缝和屏幕之间的距离是L。D=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,因为两个缝之间的距离是远低于L从屏幕上的距离,δ=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,这是因为在一个小角度,它可以被认为是近似相等。干涉亮条纹的位置可以极大条件kd=λ:x=(L/d)kλ,干扰暗条纹的位置可以最低条件d=(k+1/2)λ:x=(d/d)(k+1/2)λ之间的明亮的条纹,黑色条纹之间的距离是:Δx=λ(d/d)。扩展资料:干涉条纹是等距的,公式中包含波长参数。波长越长,差异越大。条纹形状:是一组平行于狭缝且等距的直线(有干涉条纹的特点)。菲涅耳双棱镜与菲涅耳双面镜和埃洛镜具有相似的干涉条件。光的干涉是指几个光波相遇时产生的光强分布不等于单个成员波产生的光强分布的总和,发生在明暗之间的现象。光的干涉现象的发现在光粒子理论到光波理论的历史发展过程中起到了不可磨灭的作用。1801年,托马斯·杨提出了干涉原理,并首次进行了双缝干涉实验。参考资料:百度百科-杨氏双缝干涉2023-07-26 02:17:511
杨氏双缝干涉实验中单缝的作用?
相当于两个有固定相位差的等效光源。杨氏双缝干涉实验属于分振幅干涉,思路是保证 两个有固定相位差的等效光源。2023-07-26 02:18:162
双缝实验的原理是什么?
双缝实验 让我们考虑这一“原型的”量子力学实验。一束电子或光或其他种类的“粒子--波”通过双窄缝射到后面的屏幕去。为了确定起见,我们用光做实验。按照通常的命名法,光量子称为“光子”。光作为粒子(亦即光子)的呈现最清楚地发生在屏幕上。光以分立的定域性的能量单位到达那里,这能量按照普郎克公式E=hv恒定地和频率相关。从未接收过“半个”(或任何部分,光子的能量。光接收是以光子单位的完全有或完全没有的现象。只有整数个光子才被观察到。 然而,光子通过缝隙时似乎产生了类波动的行为。先假定只有一条缝是开的(另一条缝被堵住)。光通过该缝后就被散开来,这是被称作光衍射的波动传播的一个特征。但是,这些对于粒子的图像仍是成立的。可以想象缝隙的边缘附近的某种影响使光子随机地偏折到两边去。当相当强的光也就是大量的光子通过缝隙时,屏幕上的照度显得非常均匀。但是如果降低光强度,则人们可断定,其亮度分布的确是由单独的斑点组成--和粒子图像相一致--是单独的光子打到屏幕上。亮度光滑的表观是由于大量的光子参与的统计效应。(为了比较起见,一个60瓦的电灯泡每一秒钟大约发射出100000000000000000000个光子!)光子在通过狭缝时的确被随机地弯折--弯折角不同则概率不同,就这样地得到了所观察到的亮度分布。 然而,当我们打开另一条缝隙时就出现了粒子图像的关键问题!假设光是来自于一个黄色的钠灯,这样它基本上具有纯粹的非混合的颜色--用技术上的术语称为单色的,也即具有确定的波长或频率。在粒子图像中,这表明所有光子具有同样的能量。此处波长约为5×10-7米。假定缝隙的宽度约为0.001毫米,而且两缝相距0.15毫米左右,屏幕大概在一米那么远。在相当强的光源照射下,我们仍然得到了规则的亮度模式。但是现在我们在屏幕中心附近可看到大约三毫米宽的称为干涉模式的条纹的波动形状。我们也许会期望第二个缝隙的打开会简单地把屏幕的光强加倍。如果我们考虑总的照度,这是对的。但是现在强度的模式的细节和单缝时完全不同。屏幕上的一些点--也就是模式在该处最亮处--照度为以前的四倍,而不仅仅是二倍。在另外的一些点--也就是模式在该处最暗处--光强为零。强度为零的点给粒子图像带来了最大的困惑。这些点是只有一条缝打开时粒子非常乐意来的地方。现在我们打开了另一条缝,忽然发现不知怎么搞的光子被防止跑到那里去。我们让光子通过另一条途径时,怎么会在实际上变成它在任何一条途径都通不过呢? 在光子的情形下,如果我们取它的波长作为其“尺度”的度量,则第二条缝离开第一条缝大约有300倍“光子尺度”那么远(每一条缝大约有两个波长宽),这样当光子通过一条缝时,它怎么会知道另一条缝是否被打开呢?事实上,对于“对消”或者“加强”现象的发生,两条缝之间的距离在原则上没有受到什么限制。 当光通过缝隙时,它似乎像波动而不像粒子那样行为!这种抵消--对消干涉--是波动的一个众所周知的性质。如来两条路径的每一条分别都可让光通过,而现在两条同时都开放,则它们完全可能会相互抵消。我解释了何以致此。如果从一条缝隙来的一部分光和从另一条缝隙来的“同相”(也就是两个部分波的波峰同时发生,波谷也同时发生),则它们将互相加强。但是如果它们刚好“反相”(也就是一个部分波的波峰重叠到另一部分的波谷上),则它们将互相抵消。在双缝实验中,只要屏幕上到两缝隙的距离之差为波长的整数倍的地方,则波峰和波峰则分别在一起发生,因而是亮的。如果距离差刚好是这些值的中间,则波峰就重叠到波谷上去,该处就是暗的。关于通常宏观的经典波动同时以这种方式通过两个缝隙没有任何困惑之处。波动毕竟只是某种媒质(场)或者某种包含有无数很小点状粒子的物体的一种“扰动”。扰动可以一部分通过一条缝隙,另一部分通过另一条缝隙。但是这里的情况非常不同;每一个单独光子自身是完整的波动!在某种意义上讲,每个粒子一下通过两条缝隙并且和自身干涉!人们可将光强降得足够低使得保证任一时刻不会有多于一个光子通过缝隙的附近。对消干涉现象,因之使得两个不同途径的光子互相抵消其实现的可能性,是加在单独光子之上的某种东西。如果两个途径之中只有一个开放,则光子就通过那个途径。但是如果两者都开放,则两种可能性奇迹般地互相抵消,而发现光子不能通过任一条缝隙! 读者应该深入思考一下这一个非同寻常事实的重要性。光的确不是有时像粒子有时像波那样行为。每一个单独粒子自身完全地以类波动方式行为;一个粒子可得到的不同选择的可能性有时会完全相互抵消! 光子是否在实际上分成了两半并各自穿过一条缝隙呢?大多数物理学对这样的描述事物的方式持否定态度。他们坚持说,两条途径为粒子开放时,它们都对最后的效应有贡献。它们只是二中择一的途径,不应该认为粒子为了通过缝隙而被分成两半。我们可以考虑修正一下实验,把一个粒子探测器放在其中的一条缝隙,用来支持粒子不能分成两部分再分别通过两缝隙的观点。由于用它观测时,光子或任何其他种类的粒子总是作为单独整体而不是整体的一部分而出现,我们的探测器不是探测到整个光子,就是根本什么也没探测到。然而,当把探测器放在其中的一条缝隙处,使得观察者能说出光子是从哪一条缝隙通过时,屏幕上的波浪状的干涉花样就消失了。为了使干涉发生,显然必须对粒子“实际上”通过那一条缝隙“缺乏知识”。 为了得到干涉,两个不同选择都必须有贡献,有时“相加”--正如人们预料的那样相互加强到两倍--有时“相减”--这样两者会神秘地相互“抵消”掉。事实上,按照量子力学的规则,所发生的事比这些还更神秘!两种选择的确可以相加(屏幕上最亮的点),两者也的确可以相减(暗点);但它们实际上也会以另外奇怪的组合形式结合在一起,例如 “选择A”加上i乘以“选择B”, 事实上任何复数都能在“不同选择的组合”中起作用! 读者可能会记得在第三章时我的复数对于“量子力学的结构是绝对基本的”警告。这些数绝不仅仅是数学的精巧。它们通过令人信服的、使人意外的实验事实来迫使物理学家注意。我们必须接受复数权重才能理解量子力学。现在我们接着考虑它的推论。 别人的答案,希望对您有帮助。2023-07-26 02:18:401
杨氏双缝干涉实验中,光源上下移动时,干涉条纹如何变化
并联双缝干涉条纹不明白,可以这样认为:干扰必须第一相干光绕过障碍物(事实上,衍射),然后相互叠加,形成了光与暗的条纹。双缝垂直,水平方向上,体积小,容易绕过去的光(衍射),位于左,右两侧;每个接缝,而垂直方向上的大小,是不容易的光绕过去,所以没有光上下。最终,每一个垂直缝左右两侧的光彼此叠加,形成明暗相间条纹,性质和平行的接缝。当煤层旋转,条纹旋转。 />通过分析,从每个条带中的波程差,对于一个给定的值的两个狭缝,也可以理解,所有这些点必须分布在平行的直线与接缝,所以双缝平行的条纹。 考虑您的第四段移动单缝,条纹分布。要知道双缝很窄,只相当于两个新光源。单缝,以确保只有光通过双缝,宽度没有影响它的条纹的方向上。2023-07-26 02:18:513
双缝干涉实验能够解释清楚吗?
实际上,双缝干涉实验之所以令人感到恐怖是因为这项实验颠覆了数千年以来,人类对客观世界的主流认知,简单来说就是,当人类在认识世界、改造世界的的过程中,人们的意识决定着客观对象的呈现形式。2023-07-26 02:22:245
双缝实验到底是什么意思,谁能简单的给我阐述一下?
单电子双缝干涉实验在我们仪器观测前,结果有多条光带。这是因为电子具有波粒二象性,波在双缝处相互干涉的结果。但单电子如果要相互干涉,就肯定要两条缝里都有波发出。所以当实验结果产生的时候,几乎所有科学家都不敢相信自己的眼睛。这意味着一个电子同时出现在左缝与右缝。于是他们为了搞清楚这个事情,加了一个观测仪器去观测,看看电子到底通过了哪一条缝。实验很成功,他们成功地观测到了电子通过左缝,右缝,左缝......但更神奇的事情发生了。只要一观测,光带就变成了两条,如同电子不在具有波动性,像子弹一样变成了经典粒子。研究人员还是没有发现左缝与右缝同时出现电子。这个实验做了无数遍,得到的结果都一样。观测了就只有两条光带,不观测就有多条光带。科学家们开始思考是不是实验装置出了问题,因为观测要用到光,光照一下我们宏观物体肯定不会改变它什么运动状态,但像电子这样的微观粒子,光照一下可能也会对其运动状态发生大的影响,因为光子也是有动量的。于是就有了单原子双缝干涉实验,对于原子来讲,它比电子质量就大得多了,光照一下对它的影响微乎其微。然并卵啊,得到的实验结果与单电子双缝干涉一样。科学家们还不死心,因为影响微弱不代表没有影响,这就像蝴蝶效应一样,有时候光子会变成压死骆驼的最后一根稻草。于是科学们想做一种不影响电子,又能观测到电子的装置。结果还真有牛B人搞出来了。因为电子在运动中也会带来周围电场的变化,就是你不用光去照它,它自己也会发光。于是观测仪器大升级,不发光,只接收光。因为技术越来越高,实验也获得了成功。但然并卵啊,得到的实验结果还是一样。。。。于是科学家们普遍认同了这一观点,在微观粒子被观测前是没有固定的位置的,它是一缕波。当它被观测的那一刹那,它就变成了粒子。。。波粒二象性在这里被重新认知。对于这种现象,现代物理学的主流解释是哥本哈根诠释。这个解释比较简单,就是说微观粒子被观测前,其运动状态和位置有无限种可能,但我们观测会使这N多可能性的事件塌缩。微观粒子从波态塌缩成粒子态(吐槽:这尼玛也算解释啊,你不是把实验结果说了一遍么)然后支持率第二的就是多世界诠释。就是说我们的世界其实不是唯一的,在观测的时候,你就会被分配到其中的一个世界中(如电子从左缝通过),而电子从右缝通过就是另一个平行宇宙,与你互不相干。这种学说因为成功的预测了惠勒延迟选择实验,以及EPR佯谬的结果。所以也非常受欢迎。为什么它还是被哥本哈根诠释击败了而成为万年老二呢?因为物理学是一个基于实验依据的学说。多世界诠释这种不能证明又不能证伪的学说在众多科学家看来没有任何意义。除非能拿出多世界存在的铁证,不然我们只认为这是一种猜测。而多世界诠释的理论认为平行宇宙是相互平行的,互不干扰,自然也就没法证明。。。。所以,万年老二的位置就坐定了。2023-07-26 02:24:025
双缝干涉实验的现象是什么样子的?
条纹形状:与双缝平行的一组明暗相间彼此等间距的直条纹,上,下对称。对于该实验,首先量子力学认为,光是由一份一份的光量子组成,每份的能量大小为E=hυ,其中h为普朗克常数,υ为光子的频率。束单色光穿过狭窄的单缝后再次穿过双缝,就会在双缝后面的屏幕上产生干涉条纹,该实验的神秘之处在于,如果一个一个地发射光子,也能得到干涉条纹,甚至把光子换成电子,甚至是分子,也能得到干涉条纹。扩展资料:注意事项:平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,狭缝相距很近,平行光的光波会同时传到狭缝,它们就成了两个振动情况总是相同的波源称为相干波源,它们发出的光在档板后面的空间相互叠加,就发生了干涉现象。当单色光经过双缝后,在屏上产生了明暗相间的干涉条纹。当屏上某处与两个狭缝的路程差是半波长的偶数倍时,则两列波的波峰叠加,波谷与波谷叠加,形成亮条纹。当屏上某处与两个狭缝的路程差是半个波长的奇数倍时,在这些地方波峰跟波谷相互叠加,光波的振幅互相抵消,出现暗条纹。参考资料来源:百度百科-双缝实验参考资料来源:百度百科-双缝干涉2023-07-26 02:24:351
双缝实验中的干涉现象有什么特点?
屏幕中心为零级亮条纹,两侧为平行等间距的明暗相间条纹。双缝干涉实验条纹特点的有:1、明暗相间的条纹;2、条纹等间距排列;3、中间级次低;4、零级明纹只有一条;5、除了零级,其它级次条纹对称分布;6、在装置确定的情况下,入射光波长越长,条纹间距越大。扩展资料英国物理学家托马斯·杨最先在1801年得到两列相干的光波,并且以明确的形式确立了光波叠加原理,用光的波动性解释了干涉现象。他用强烈的单色光照射到开有小孔S的不透明的遮光扳(称为光阑)上,后面置有另一块光阑,开有两个小孔S1和S2。杨氏利用了惠更斯对光的传播所提出的次波假设解释了这个实验。S1,S2为完全相同的线光源,P是屏幕上任意一点,它与S1,S2连线的中垂线交点S"相距x,与S1,S2相距为rl、r2,双缝间距离为d,双缝到屏幕的距离为L。因双缝间距d远小于缝到屏的距离L,P点处的光程差:δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/Lsinθ=tgθ。这是因为θ角度很小的时候,可以近似认为相等。干涉明条纹的位置可由干涉极大条件d=kλ得:x=(L/d)kλ,干涉暗条纹位置可由干涉极小条件d=(k+1/2)λ得:x=(D/d)(k+1/2)λ,明条纹之间、暗条纹之间距都是Δx=λ(D/d),因此干涉条纹是等距离分布的。2023-07-26 02:24:551
怎样解释双缝实验的现象?
光的双缝干涉中公式Δx =Lλ/d其中,Δx表示干涉条纹宽度,L指屏到狭缝的水平距离,λ表示波长,d表示双缝间距。双缝干涉的干涉条纹中间的明纹亮度较大,边上的明纹亮度逐渐减小。双缝的宽度为毫米量级,干涉条纹的宽度也不过几厘米。双缝与条纹上不同位置的距离相差极小、几乎相等,而干涉条纹里中间明纹和边上明纹的亮度差别明显,所以明纹亮度的差别不是因与双缝的距离不同而引起的。扩展资料双缝干涉实验:双缝干涉实验中,缝的宽度越小,干涉条纹的亮度就越小,所以理想的、或接近于理想的双缝干涉无法在实验中完成。理想的双缝干涉的理论结果无法用实验直接验证,但是计算机模拟实验可以在一定程度上验证理论结果的正确性,还可以使我们一睹理想双缝的干涉条纹的真容。真实的、缝有一定宽度的双缝干涉应该叫作双缝衍射,而双缝干涉就应该是指缝宽度为0的理想双缝干涉。遗憾的是,双缝衍射的称呼经常只出现于物理系高年级的量子力学课程之中。参考资料来源:百度百科-双缝干涉2023-07-26 02:25:081
光的双缝干涉是怎样进行的?
杨氏双缝干涉实验中,光源上下移动时,干涉条纹下上移动(移动方向与前者的相反)。干扰必须第一相干光绕过障碍物(事实上,衍射),然后相互叠加,形成了光与暗的条纹。双缝垂直,水平方向上,体积小,容易绕过去的光(衍射),位于左,右两侧;每个接缝,而垂直方向上的大小,是不容易的光绕过去,所以没有光上下。最终,每一个垂直缝左右两侧的光彼此叠加,形成明暗相间条纹,性质和平行的接缝。扩展资料:假若光束是由经典粒子组成,将光束照射于一条狭缝,通过狭缝后,冲击于探测屏,则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。可是,假设实际进行这单缝实验,探测屏会显示出衍射图样,光束会被展开,狭缝越狭窄,则展开角度越大。在探测屏会显示出,在中央区域有一块比较明亮的光带,旁边衬托著两块比较暗淡的光带。参考资料来源:百度百科-双缝实验2023-07-26 02:25:231
杨氏双缝实验的原理是什么?
杨氏双缝干涉的原理是光波的叠加原理。光波解释了干涉现象。用强烈的单色光照射不透明的百叶窗,上面有一个小孔S,后面有一个小孔S1和S2。杨用光传播的惠更斯亚波假说解释了这个实验。S1和S2是完全相同的线光源,P是在屏幕上任意一点,这是x的交点年代行S1和S2的rl和R2远离S1和S2,双缝之间的距离是D,双缝和屏幕之间的距离是L。D=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,因为两个缝之间的距离是远低于L从屏幕上的距离,δ=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,这是因为在一个小角度,它可以被认为是近似相等。干涉亮条纹的位置可以极大条件kd=λ:x=(L/d)kλ,干扰暗条纹的位置可以最低条件d=(k+1/2)λ:x=(d/d)(k+1/2)λ之间的明亮的条纹,黑色条纹之间的距离是:Δx=λ(d/d)。扩展资料:干涉条纹是等距的,公式中包含波长参数。波长越长,差异越大。条纹形状:是一组平行于狭缝且等距的直线(有干涉条纹的特点)。菲涅耳双棱镜与菲涅耳双面镜和埃洛镜具有相似的干涉条件。光的干涉是指几个光波相遇时产生的光强分布不等于单个成员波产生的光强分布的总和,发生在明暗之间的现象。光的干涉现象的发现在光粒子理论到光波理论的历史发展过程中起到了不可磨灭的作用。1801年,托马斯·杨提出了干涉原理,并首次进行了双缝干涉实验。参考资料:百度百科-杨氏双缝干涉2023-07-26 02:25:371
如何做双缝干涉实验
1. 需要一个激光笔(发红色激光那种,玩具级的,有些地方俗称"红外线"),放大镜,纸张,头发,刀片。 双缝实验的话比较难做,因为比较难划出相距 0.5mm 或更小的双缝. 但是可以用一根头发来代替缝。用放大镜聚焦激光,在焦点附近放一根头发,就能在后面的屏看到干涉条纹了,通过条纹可以推算出头发的直径。除了头发,还可以用导线等等一切细的东西,其实纸也是可以试试的,只是我做的不是很成功,条纹很暗淡。另外不一定是要缝,只要是材料的边缘,就可以有干涉衍射现象,用放大镜聚焦的激光射向这些东西就可以看到了。做这些实验就是要自己试、玩嘛。2. 电子....难度就高了,首先你需要能产生高压的东西,比如废旧的电视(要能用的,显像管式(CRT)的),里面有发生高压的电路(一般有1万伏以上),这应该是最为容易获得高压的方法了,其他的方法至少需要一个高压线圈(比如机动车的点火线圈)之类的;用起电机大概也是可以的,但我没见过卖的。有了高压源后你需要发射电子的装置,一般是个真空的玻璃管....话说刚才那个电视的显像管就是一个,其次就是用一些烧掉的白炽灯,需要注意的是有些白炽灯内部并不是真空的(特别是低压的小灯泡),这个一加高压看看就知道了,电子本身是看不见的,但是电子撞上里面的填充其他分子就可能发出辉光,从而被看到,否则可能根本看不到,或者只是在玻璃上有非常暗淡的绿光。电子本身没什么好看的,好看的是它引起的辉光...所以可以考虑近距离看看霓虹灯。发射电子还有一种手段就是用高温,日光灯就是这样,有个灯丝发热,然后加上数百伏特就能发射大量电子了。关于辐射的问题,完全不用担心,这跟看电视受的辐射式同一级别的,......不过据说显像管的后部,辐射是比前部大许多的,但是你做实验这么几个小时,也不用担心。需要特别注意的倒是不要被电到了。我也有时自己做做这些日常生活中就能完成的实验,Q4089260962023-07-26 02:25:523
双缝干涉实验的公式
1、双缝干涉公式:△x = Lλ/d 。 2、双缝干涉的公式中的Δx、d、L和λ的单位都是米(m)。 3、公式中的Δx是相邻两条亮(暗)纹间隔,d是双缝间距,L是双缝到屏的距离,λ是单色光的波长。距离的单位统一用米作为国际单位。2023-07-26 02:26:251
你知道双缝干涉实验中的条纹吗?
屏幕中心为零级亮条纹,两侧为平行等间距的明暗相间条纹。双缝干涉实验条纹特点的有:1、明暗相间的条纹;2、条纹等间距排列;3、中间级次低;4、零级明纹只有一条;5、除了零级,其它级次条纹对称分布;6、在装置确定的情况下,入射光波长越长,条纹间距越大。扩展资料英国物理学家托马斯·杨最先在1801年得到两列相干的光波,并且以明确的形式确立了光波叠加原理,用光的波动性解释了干涉现象。他用强烈的单色光照射到开有小孔S的不透明的遮光扳(称为光阑)上,后面置有另一块光阑,开有两个小孔S1和S2。杨氏利用了惠更斯对光的传播所提出的次波假设解释了这个实验。S1,S2为完全相同的线光源,P是屏幕上任意一点,它与S1,S2连线的中垂线交点S"相距x,与S1,S2相距为rl、r2,双缝间距离为d,双缝到屏幕的距离为L。因双缝间距d远小于缝到屏的距离L,P点处的光程差:δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/Lsinθ=tgθ。这是因为θ角度很小的时候,可以近似认为相等。干涉明条纹的位置可由干涉极大条件d=kλ得:x=(L/d)kλ,干涉暗条纹位置可由干涉极小条件d=(k+1/2)λ得:x=(D/d)(k+1/2)λ,明条纹之间、暗条纹之间距都是Δx=λ(D/d),因此干涉条纹是等距离分布的。2023-07-26 02:26:481
为什么会有双缝实验现象?
我们在高中的时候曾经学过一个实验,名字叫做双缝实验,我们准备一个蜡烛,在蜡烛后面放置一块只有一条长缝隙的挡板,然后在后面放置一块有两条长缝隙的挡板,最后再放置一块黑色屏幕,屏幕上会产生明暗条纹。这个实验是托马斯·杨所提出来的,他证实了光纤通过平行且距离很小的两个小孔,通过两小孔频率相同的光会发生互相影响投射出明暗相间的图案,第一个挡板的作用是让蜡烛发出的光先衍射,变成一束稳定的相干光源,这样可以排除干扰,能更清晰地观察到试验结果,第二块挡板的作用是让相干光变成同样的两列光源,这两列光源发生干涉,相位相同效果就加强,相位有差就抵消。在这个实验中托马斯·杨提出了干涉这个名词,杨氏双缝实验也被称为光的干涉现象。这个实验在当时造成了极大的轰动,最终导致托马斯·杨被学术界封杀,转而研究历史,因为在当时,牛顿的微粒说占据了学术界主流,被科学家奉为圣经。什么是微粒说呢?牛顿在法国数学家皮埃尔·伽森荻提出的物体是由大量坚硬粒子组成的基础上,根据光的直线传播规律、光的偏振现象,最终于 1675 年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说由此产生。但是托马斯·杨的实验却证实了光的波动理论,光的波动说认为光是以波的形式在运动。微粒说和波动说在此后的数百年时间里一直在争论不休。20世纪初,随着科学家对世界的研究从宏观到微观,德布罗意在 1924 年提出了“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象。1927 年,C . J . 戴维孙和 L . H . 革末在观察镍单晶表面对能量为 100 电子伏的电子束进行散射时,发现了散射束强度随空间分布的不连续性,即晶体对电子的衍射现象。几乎与此同时,G . P. 汤姆孙和A.里德用能量为2万电子伏的电子束透过多晶薄膜做实验时,也观察到衍射图样。电子衍射的发现证实了 L. V . 德布罗意提出的电子具有波动性的设想,从而证实了一切物质都具有波粒二象性。这个时候双缝实验也从宏观变成了微观,变成了电子双缝实验,可以说直接颠覆了整个世界的认知。我来和大家梳理一下背景,双缝实验是指光通过木板的狭缝从而射在屏幕上,而深入到微观领域,那就变成了电子双缝实验,光子是以波的形式运动,由于存在干涉,穿过双缝后会出现一道道痕迹。(电子和光子都属于基本粒子)但即使是一个个光子发射,也同样会发生干涉现象,条纹清晰地出现在屏幕上,这究竟是发生了什么事情。哥本哈根解学派掌门人玻尔的解释是:“我们无需去关心它“本来”是什么,也无需担心大自然“本来”是什么,我只关心我们能“观测”到大自然是什么。电子又是粒子又是波,但每次我们观察它,它只展现出其中一面,这里的关键是我们“如何”观察它,而不是它“究竟”是什么。”这段话的意思就是:它既是一个粒子,同时也是一个波!你观察的角度不同,那么你看到的东西也就不同。。但是爱因斯坦却表示了反对态度,单个电子怎么可能通过两条缝隙,难道电子会分身术吗?因为两条缝隙的距离虽然非常小(10∧-9米),但是对于电子来说,这个距离是电子身高的270亿倍。后来科学家发现,单个光子并没有同时穿过双缝,而是只通过了其中一个缝,这表明此时的电子是以粒子的形态穿过去的,粒子一颗一颗打在屏幕上形成一条长光纹。那么光子究竟是怎么样做到的!这个问题不断困扰着所有人!如果我们根据电子的速度,当确定它已经通过双缝之后,迅速的在后面的板上放上摄像机,会出现什么情况?结果是当我们在确定电子已经通过双缝后,迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是—没有干涉条纹,无论实验人员如何努力,干涉条纹都不再出现!反之亦然,如果迅速的拿掉摄像机,又会出现干涉条纹,即便我们在决定拿掉摄像机的时候,电子已经通过了双缝!究竟是摄像机,影响了电子的行为,还是人类的意识,影响了电子的行为呢?也或者真的是有造物主的存在,它设定好了一个既定的运行法则,不允许任何人窥探,也不容任何人打破,而人类的想法一旦产生,过去就会发生改变,从而修正最终的结果!后来约翰·惠勒提出了一个相当令人吃惊的构想,也就是所谓的“延迟双缝干涉实验”,延迟实验的原理相当于把探测器移到了挡板和屏幕之间,让粒子先做出选择然后再观察。要知道,它们在数百万年就已经出发,它们的旅程早已在出发前就已经被决定,也就说,当人类决定观察它们的时候,它们在数百万年前决定好的旅程路线就发生了变化!这种诡异的现象仿佛光子是有生命的,被人发现了就变成粒子态,没被发现就偷偷变成波态,完全颠覆了认知。目前来说,还没有哪个科学家能够对此作出完美的解释,惠勒后来引玻尔的话说,“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”,我们是在光子上路之前还是途中来做出决定,这在量子实验中是没有区别的。历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来。更精确地说,光子在通过第一块透镜到我们插入第二块透镜这之间“到底”在哪里,是个什么,是一个无意义的问题,我们没有权利去谈论它,它不是一个“客观真实”!惠勒用那幅著名的“龙图”来说明这一点,龙的头和尾巴(输入输出)都是确定的清晰的,但它的身体(路径)却是一团迷雾,没有人可以说清。然而惠勒的解释依然没有拨开这个实验所笼罩的迷雾,宇宙还存在着太多的未知等待着我们去探寻谜底。2023-07-26 02:27:021
双缝实验是怎么回事?
杨氏双缝干涉实验中,光源上下移动时,干涉条纹下上移动(移动方向与前者的相反)。干扰必须第一相干光绕过障碍物(事实上,衍射),然后相互叠加,形成了光与暗的条纹。双缝垂直,水平方向上,体积小,容易绕过去的光(衍射),位于左,右两侧;每个接缝,而垂直方向上的大小,是不容易的光绕过去,所以没有光上下。最终,每一个垂直缝左右两侧的光彼此叠加,形成明暗相间条纹,性质和平行的接缝。扩展资料:假若光束是由经典粒子组成,将光束照射于一条狭缝,通过狭缝后,冲击于探测屏,则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。可是,假设实际进行这单缝实验,探测屏会显示出衍射图样,光束会被展开,狭缝越狭窄,则展开角度越大。在探测屏会显示出,在中央区域有一块比较明亮的光带,旁边衬托著两块比较暗淡的光带。参考资料来源:百度百科-双缝实验2023-07-26 02:28:091
杨氏双缝干涉的原理是什么?
杨氏双缝干涉的原理是光波的叠加原理。光波解释了干涉现象。用强烈的单色光照射不透明的百叶窗,上面有一个小孔S,后面有一个小孔S1和S2。杨用光传播的惠更斯亚波假说解释了这个实验。S1和S2是完全相同的线光源,P是在屏幕上任意一点,这是x的交点年代行S1和S2的rl和R2远离S1和S2,双缝之间的距离是D,双缝和屏幕之间的距离是L。D=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,因为两个缝之间的距离是远低于L从屏幕上的距离,δ=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,这是因为在一个小角度,它可以被认为是近似相等。干涉亮条纹的位置可以极大条件kd=λ:x=(L/d)kλ,干扰暗条纹的位置可以最低条件d=(k+1/2)λ:x=(d/d)(k+1/2)λ之间的明亮的条纹,黑色条纹之间的距离是:Δx=λ(d/d)。扩展资料:干涉条纹是等距的,公式中包含波长参数。波长越长,差异越大。条纹形状:是一组平行于狭缝且等距的直线(有干涉条纹的特点)。菲涅耳双棱镜与菲涅耳双面镜和埃洛镜具有相似的干涉条件。光的干涉是指几个光波相遇时产生的光强分布不等于单个成员波产生的光强分布的总和,发生在明暗之间的现象。光的干涉现象的发现在光粒子理论到光波理论的历史发展过程中起到了不可磨灭的作用。1801年,托马斯·杨提出了干涉原理,并首次进行了双缝干涉实验。参考资料:百度百科-杨氏双缝干涉2023-07-26 02:28:231
杨氏双缝干涉的原理
杨氏双缝干涉的原理是光波叠加原理,用光的波动性解释了干涉现象。用强烈的单色光照射到开有小孔S的不透明的遮光扳上,后面置有另一块光阑,开有两个小孔S1和S2。杨氏利用了惠更斯对光的传播所提出的次波假设解释了这个实验。S1,S2为完全相同的线光源,P是屏幕上任意一点,它与S1,S2连线的中垂线交点S'相距x,与S1,S2相距为rl、r2,双缝间距离为d,双缝到屏幕的距离为L。因双缝间距d远小于缝到屏的距离L,P点处的光程差:δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/Lsinθ=tgθ,这是因为θ角度很小的时候,可以近似认为相等。干涉明条纹的位置可由干涉极大条件d=kλ得:x=(L/d)kλ,干涉暗条纹位置可由干涉极小条件d=(k+1/2)λ得:x=(D/d)(k+1/2)λ明条纹之间、暗条纹之间距都是:Δx=λ(D/d)。扩展资料:干涉条纹是等距离分布的,公式都有波长参数在里面,波长越长,相差越大。条纹形状:为一组与狭缝平行、等间隔的直线(干涉条纹特点)菲涅尔双棱镜,菲涅尔双面镜、埃洛镜的干涉情况都与此类似。光的干涉是指若干个光波相遇时产生的光强分布不等于由各个成员波单独造成的光强分布之和,而出现明暗相间的现象。光的干涉现象的发现在历史上对于由光的微粒说到光的波动说的演进起了不可磨灭的作用。1801年,托马斯·杨提出了干涉原理并首先做出了双狭缝干涉实验。参考资料:百度百科-杨氏双缝干涉2023-07-26 02:28:541
双缝干涉实验最重要的步骤是什么?该如何进行?
假设装置探测器来观察光子到底是从那一条狭缝经过,因此能够获得路径信息(不论是否真正读取这路径信息),则干涉图样会消失。这种路径实验演示出粒子性与波动性的互补原理,光子可以表现出粒子性,也可以表现出波动性,但不能同时表现出粒子性与波动性。虽然这思想实验对于量子力学的基础理论极为重要,直到20世纪70年代,没有出现任何可能的技术体现这思想实验的提议。实际而言,这类实验也无法简单地设置,因为旧式探测器会将光子吸收。但现今,已完成多个实验展示关于互补性的各个方面,例如量子擦除实验。于1987年完成的一个实验发现了一个惊人的结果,假若只获得部分路径信息,则干涉图样不会完全消失。这实验显示,假若测量的动作不过度搅扰粒子的运动,则干涉图样也只会对应地被改变。在恩格勒-格林柏格对偶关系式,有对于这方面量子行为的详细数学论述。在双缝实验里,粒子抵达探测屏的位置的概率分布具有高度的决定性。量子力学可以精确地预测粒子抵达探测屏任意位置的概率密度,可是,量子力学无法预测,在什么时刻,在探测屏的什么位置,会有一个粒子抵达。这无可争议的结果,是经过多次重复的实验而得到的。这结果给予了科学家极大的困惑,因为无法预测粒子的抵达位置,这意味着没有任何缘由而发生的粒子的抵达事件。很多物理学者非常不愿意接受这种事实。尽管量子力学可以正确地预测实验结果,量子力学不能解释为什么会发生这类现象,为什么粒子似乎可以同时通过两条狭缝?阿尔伯特·爱因斯坦认为,从这里可以推论量子力学并不完备,一个完备的理论必须对这些难题给出满意解释。尼尔斯·玻尔反驳,这正好显示出量子力学的优点,量子力学不会用不恰当的经典概念来解释这种量子现象,如果必要,量子力学可以寻找与应用新的概念来解释这些难题。2023-07-26 02:29:111
双缝实验的条纹形状是什么样的?
双缝干涉实验,由于打在光屏上的都是一粒一粒的光子,所以到最后密密麻麻的点会形成竖纹。2023-07-26 02:29:542
光的干涉现象和双缝实验有什么关系?
我们在高中的时候曾经学过一个实验,名字叫做双缝实验,我们准备一个蜡烛,在蜡烛后面放置一块只有一条长缝隙的挡板,然后在后面放置一块有两条长缝隙的挡板,最后再放置一块黑色屏幕,屏幕上会产生明暗条纹。这个实验是托马斯·杨所提出来的,他证实了光纤通过平行且距离很小的两个小孔,通过两小孔频率相同的光会发生互相影响投射出明暗相间的图案,第一个挡板的作用是让蜡烛发出的光先衍射,变成一束稳定的相干光源,这样可以排除干扰,能更清晰地观察到试验结果,第二块挡板的作用是让相干光变成同样的两列光源,这两列光源发生干涉,相位相同效果就加强,相位有差就抵消。在这个实验中托马斯·杨提出了干涉这个名词,杨氏双缝实验也被称为光的干涉现象。这个实验在当时造成了极大的轰动,最终导致托马斯·杨被学术界封杀,转而研究历史,因为在当时,牛顿的微粒说占据了学术界主流,被科学家奉为圣经。什么是微粒说呢?牛顿在法国数学家皮埃尔·伽森荻提出的物体是由大量坚硬粒子组成的基础上,根据光的直线传播规律、光的偏振现象,最终于 1675 年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说由此产生。但是托马斯·杨的实验却证实了光的波动理论,光的波动说认为光是以波的形式在运动。微粒说和波动说在此后的数百年时间里一直在争论不休。20世纪初,随着科学家对世界的研究从宏观到微观,德布罗意在 1924 年提出了“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象。1927 年,C . J . 戴维孙和 L . H . 革末在观察镍单晶表面对能量为 100 电子伏的电子束进行散射时,发现了散射束强度随空间分布的不连续性,即晶体对电子的衍射现象。几乎与此同时,G . P. 汤姆孙和A.里德用能量为2万电子伏的电子束透过多晶薄膜做实验时,也观察到衍射图样。电子衍射的发现证实了 L. V . 德布罗意提出的电子具有波动性的设想,从而证实了一切物质都具有波粒二象性。这个时候双缝实验也从宏观变成了微观,变成了电子双缝实验,可以说直接颠覆了整个世界的认知。我来和大家梳理一下背景,双缝实验是指光通过木板的狭缝从而射在屏幕上,而深入到微观领域,那就变成了电子双缝实验,光子是以波的形式运动,由于存在干涉,穿过双缝后会出现一道道痕迹。(电子和光子都属于基本粒子)但即使是一个个光子发射,也同样会发生干涉现象,条纹清晰地出现在屏幕上,这究竟是发生了什么事情。哥本哈根解学派掌门人玻尔的解释是:“我们无需去关心它“本来”是什么,也无需担心大自然“本来”是什么,我只关心我们能“观测”到大自然是什么。电子又是粒子又是波,但每次我们观察它,它只展现出其中一面,这里的关键是我们“如何”观察它,而不是它“究竟”是什么。”这段话的意思就是:它既是一个粒子,同时也是一个波!你观察的角度不同,那么你看到的东西也就不同。。但是爱因斯坦却表示了反对态度,单个电子怎么可能通过两条缝隙,难道电子会分身术吗?因为两条缝隙的距离虽然非常小(10∧-9米),但是对于电子来说,这个距离是电子身高的270亿倍。后来科学家发现,单个光子并没有同时穿过双缝,而是只通过了其中一个缝,这表明此时的电子是以粒子的形态穿过去的,粒子一颗一颗打在屏幕上形成一条长光纹。那么光子究竟是怎么样做到的!这个问题不断困扰着所有人!如果我们根据电子的速度,当确定它已经通过双缝之后,迅速的在后面的板上放上摄像机,会出现什么情况?结果是当我们在确定电子已经通过双缝后,迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是—没有干涉条纹,无论实验人员如何努力,干涉条纹都不再出现!反之亦然,如果迅速的拿掉摄像机,又会出现干涉条纹,即便我们在决定拿掉摄像机的时候,电子已经通过了双缝!究竟是摄像机,影响了电子的行为,还是人类的意识,影响了电子的行为呢?也或者真的是有造物主的存在,它设定好了一个既定的运行法则,不允许任何人窥探,也不容任何人打破,而人类的想法一旦产生,过去就会发生改变,从而修正最终的结果!后来约翰·惠勒提出了一个相当令人吃惊的构想,也就是所谓的“延迟双缝干涉实验”,延迟实验的原理相当于把探测器移到了挡板和屏幕之间,让粒子先做出选择然后再观察。要知道,它们在数百万年就已经出发,它们的旅程早已在出发前就已经被决定,也就说,当人类决定观察它们的时候,它们在数百万年前决定好的旅程路线就发生了变化!这种诡异的现象仿佛光子是有生命的,被人发现了就变成粒子态,没被发现就偷偷变成波态,完全颠覆了认知。目前来说,还没有哪个科学家能够对此作出完美的解释,惠勒后来引玻尔的话说,“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”,我们是在光子上路之前还是途中来做出决定,这在量子实验中是没有区别的。历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来。更精确地说,光子在通过第一块透镜到我们插入第二块透镜这之间“到底”在哪里,是个什么,是一个无意义的问题,我们没有权利去谈论它,它不是一个“客观真实”!惠勒用那幅著名的“龙图”来说明这一点,龙的头和尾巴(输入输出)都是确定的清晰的,但它的身体(路径)却是一团迷雾,没有人可以说清。然而惠勒的解释依然没有拨开这个实验所笼罩的迷雾,宇宙还存在着太多的未知等待着我们去探寻谜底。2023-07-26 02:31:081
双缝干涉测光波长的实验中,单缝的作用是什么?
单缝的作用是为了得到接近线光源的光源。和点光源一样,线光源也只是理想化的模型,现实中是无法实现的。杨氏双缝干涉实验中,理想的线光源会在屏上得到一幅双缝干涉图样,这楼主当然知道。现在请楼主想象一下,如果此时将线光源沿着与线光源所在直线相垂直的方向上移动一点距离,屏上的干涉图样会否变化以及会发生什么变化?想明白了这一点,再考虑到现实中的光源其实可以看作为由无数个彼此平行的线光源排列而成的,而每一个线光源都会在屏上形成自己的一套干涉图样,由于这些线光源发出的光彼此不相干,这导致光源在屏上最终形成的图样应是所有这些干涉图样的简单重叠(准确讲其实是光强的叠加,估计你还没学过这些,暂时这样理解好了),亮条纹之间的重叠部分会变得更亮,而亮条纹和暗条纹之间的重叠部分其亮度至少不会比原来的亮条纹暗,往往要略高于原来的亮条纹,因为所谓的暗条纹只是相对较暗,并不是说一点光都没有。这种重叠会导致屏上的干涉图样要比理想线光源情形下的图样模糊很多(也就是亮暗条纹不再那么容易分辨,比如暗条纹不再那么黑,而且变得更窄不好看到),而且这种模糊程度会随着线光源数目的增加(也就是光源宽度的增加)而加剧,直至最后干涉条纹彻底消失。这就是为什么要用单缝来尽可能的得到接近理想线光源的原因。从上面的讨论可知,为了使干涉条纹更清晰,似乎单缝的宽度越窄越好,其实也不是这么回事。因为单缝的宽度越窄,会是通过单缝的光越少,这直接影响到干涉图样中亮条纹的亮度,从而也会影响到干涉条纹的清晰度。其实,如果你大学要学物理的话,到时候你就会知道,以上讨论的就是光的空间相干性的问题。2023-07-26 02:32:201
光的双缝干涉中公式Δx =?各个字母又代表什么
△x = Lλ/dλ是相干光源发出光的波长L是缝到屏之间的距离d是两缝之间的距离2023-07-26 02:32:392
如果将双缝干涉实验放在水中进行,干涉条纹会如何变化,为什么
波长反比于折射率,变小了,干涉条纹按比例收缩。2023-07-26 02:33:122
杨氏双缝干涉的原理是什么?
杨氏双缝干涉的原理是光波的叠加原理。光波解释了干涉现象。用强烈的单色光照射不透明的百叶窗,上面有一个小孔S,后面有一个小孔S1和S2。杨用光传播的惠更斯亚波假说解释了这个实验。S1和S2是完全相同的线光源,P是在屏幕上任意一点,这是x的交点年代行S1和S2的rl和R2远离S1和S2,双缝之间的距离是D,双缝和屏幕之间的距离是L。D=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,因为两个缝之间的距离是远低于L从屏幕上的距离,δ=R2-R1=dsin=壳体=dx/Lsin=TG,这是因为在一个小角度,它可以被认为是近似相等。干涉亮条纹的位置可以极大条件kd=λ:x=(L/d)kλ,干扰暗条纹的位置可以最低条件d=(k+1/2)λ:x=(d/d)(k+1/2)λ之间的明亮的条纹,黑色条纹之间的距离是:Δx=λ(d/d)。扩展资料:干涉条纹是等距的,公式中包含波长参数。波长越长,差异越大。条纹形状:是一组平行于狭缝且等距的直线(有干涉条纹的特点)。菲涅耳双棱镜与菲涅耳双面镜和埃洛镜具有相似的干涉条件。光的干涉是指几个光波相遇时产生的光强分布不等于单个成员波产生的光强分布的总和,发生在明暗之间的现象。光的干涉现象的发现在光粒子理论到光波理论的历史发展过程中起到了不可磨灭的作用。1801年,托马斯·杨提出了干涉原理,并首次进行了双缝干涉实验。参考资料:百度百科-杨氏双缝干涉2023-07-26 02:33:191
为什么说是光的“双缝实验”颠覆了人们的认知?
我们在高中的时候曾经学过一个实验,名字叫做双缝实验,我们准备一个蜡烛,在蜡烛后面放置一块只有一条长缝隙的挡板,然后在后面放置一块有两条长缝隙的挡板,最后再放置一块黑色屏幕,屏幕上会产生明暗条纹。这个实验是托马斯·杨所提出来的,他证实了光纤通过平行且距离很小的两个小孔,通过两小孔频率相同的光会发生互相影响投射出明暗相间的图案,第一个挡板的作用是让蜡烛发出的光先衍射,变成一束稳定的相干光源,这样可以排除干扰,能更清晰地观察到试验结果,第二块挡板的作用是让相干光变成同样的两列光源,这两列光源发生干涉,相位相同效果就加强,相位有差就抵消。在这个实验中托马斯·杨提出了干涉这个名词,杨氏双缝实验也被称为光的干涉现象。这个实验在当时造成了极大的轰动,最终导致托马斯·杨被学术界封杀,转而研究历史,因为在当时,牛顿的微粒说占据了学术界主流,被科学家奉为圣经。什么是微粒说呢?牛顿在法国数学家皮埃尔·伽森荻提出的物体是由大量坚硬粒子组成的基础上,根据光的直线传播规律、光的偏振现象,最终于 1675 年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀媒质中以一定的速度传播。微粒说由此产生。但是托马斯·杨的实验却证实了光的波动理论,光的波动说认为光是以波的形式在运动。微粒说和波动说在此后的数百年时间里一直在争论不休。20世纪初,随着科学家对世界的研究从宏观到微观,德布罗意在 1924 年提出了“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象。1927 年,C . J . 戴维孙和 L . H . 革末在观察镍单晶表面对能量为 100 电子伏的电子束进行散射时,发现了散射束强度随空间分布的不连续性,即晶体对电子的衍射现象。几乎与此同时,G . P. 汤姆孙和A.里德用能量为2万电子伏的电子束透过多晶薄膜做实验时,也观察到衍射图样。电子衍射的发现证实了 L. V . 德布罗意提出的电子具有波动性的设想,从而证实了一切物质都具有波粒二象性。这个时候双缝实验也从宏观变成了微观,变成了电子双缝实验,可以说直接颠覆了整个世界的认知。我来和大家梳理一下背景,双缝实验是指光通过木板的狭缝从而射在屏幕上,而深入到微观领域,那就变成了电子双缝实验,光子是以波的形式运动,由于存在干涉,穿过双缝后会出现一道道痕迹。(电子和光子都属于基本粒子)但即使是一个个光子发射,也同样会发生干涉现象,条纹清晰地出现在屏幕上,这究竟是发生了什么事情。哥本哈根解学派掌门人玻尔的解释是:“我们无需去关心它“本来”是什么,也无需担心大自然“本来”是什么,我只关心我们能“观测”到大自然是什么。电子又是粒子又是波,但每次我们观察它,它只展现出其中一面,这里的关键是我们“如何”观察它,而不是它“究竟”是什么。”这段话的意思就是:它既是一个粒子,同时也是一个波!你观察的角度不同,那么你看到的东西也就不同。。但是爱因斯坦却表示了反对态度,单个电子怎么可能通过两条缝隙,难道电子会分身术吗?因为两条缝隙的距离虽然非常小(10∧-9米),但是对于电子来说,这个距离是电子身高的270亿倍。后来科学家发现,单个光子并没有同时穿过双缝,而是只通过了其中一个缝,这表明此时的电子是以粒子的形态穿过去的,粒子一颗一颗打在屏幕上形成一条长光纹。那么光子究竟是怎么样做到的!这个问题不断困扰着所有人!如果我们根据电子的速度,当确定它已经通过双缝之后,迅速的在后面的板上放上摄像机,会出现什么情况?结果是当我们在确定电子已经通过双缝后,迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是—没有干涉条纹,无论实验人员如何努力,干涉条纹都不再出现!反之亦然,如果迅速的拿掉摄像机,又会出现干涉条纹,即便我们在决定拿掉摄像机的时候,电子已经通过了双缝!究竟是摄像机,影响了电子的行为,还是人类的意识,影响了电子的行为呢?也或者真的是有造物主的存在,它设定好了一个既定的运行法则,不允许任何人窥探,也不容任何人打破,而人类的想法一旦产生,过去就会发生改变,从而修正最终的结果!后来约翰·惠勒提出了一个相当令人吃惊的构想,也就是所谓的“延迟双缝干涉实验”,延迟实验的原理相当于把探测器移到了挡板和屏幕之间,让粒子先做出选择然后再观察。要知道,它们在数百万年就已经出发,它们的旅程早已在出发前就已经被决定,也就说,当人类决定观察它们的时候,它们在数百万年前决定好的旅程路线就发生了变化!这种诡异的现象仿佛光子是有生命的,被人发现了就变成粒子态,没被发现就偷偷变成波态,完全颠覆了认知。目前来说,还没有哪个科学家能够对此作出完美的解释,惠勒后来引玻尔的话说,“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”,我们是在光子上路之前还是途中来做出决定,这在量子实验中是没有区别的。历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来。更精确地说,光子在通过第一块透镜到我们插入第二块透镜这之间“到底”在哪里,是个什么,是一个无意义的问题,我们没有权利去谈论它,它不是一个“客观真实”!惠勒用那幅著名的“龙图”来说明这一点,龙的头和尾巴(输入输出)都是确定的清晰的,但它的身体(路径)却是一团迷雾,没有人可以说清。然而惠勒的解释依然没有拨开这个实验所笼罩的迷雾,宇宙还存在着太多的未知等待着我们去探寻谜底。2023-07-26 02:33:341
杨氏双缝干涉实验中,光源上下移动时,干涉条纹如何变化
杨氏双缝干涉实验中,光源上下移动时,干涉条纹下上移动(移动方向与前者的相反)。干扰必须第一相干光绕过障碍物(事实上,衍射),然后相互叠加,形成了光与暗的条纹。双缝垂直,水平方向上,体积小,容易绕过去的光(衍射),位于左,右两侧;每个接缝,而垂直方向上的大小,是不容易的光绕过去,所以没有光上下。最终,每一个垂直缝左右两侧的光彼此叠加,形成明暗相间条纹,性质和平行的接缝。扩展资料:假若光束是由经典粒子组成,将光束照射于一条狭缝,通过狭缝后,冲击于探测屏,则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。可是,假设实际进行这单缝实验,探测屏会显示出衍射图样,光束会被展开,狭缝越狭窄,则展开角度越大。在探测屏会显示出,在中央区域有一块比较明亮的光带,旁边衬托著两块比较暗淡的光带。参考资料来源:百度百科-双缝实验2023-07-26 02:34:441
为什么光在双缝干涉中会形成明暗相间的条纹?
杨氏双缝干涉实验中,光源上下移动时,干涉条纹下上移动(移动方向与前者的相反)。干扰必须第一相干光绕过障碍物(事实上,衍射),然后相互叠加,形成了光与暗的条纹。双缝垂直,水平方向上,体积小,容易绕过去的光(衍射),位于左,右两侧;每个接缝,而垂直方向上的大小,是不容易的光绕过去,所以没有光上下。最终,每一个垂直缝左右两侧的光彼此叠加,形成明暗相间条纹,性质和平行的接缝。扩展资料:随着科技的快速进步,已发展出来能够可靠地发射单独电子的物理仪器。使用这种单独电子发射器来进行双缝实验,可以使得在任意时间最多只有一个电子存在于发射器与探测屏之间,因此,每一次最多只有一个电子通过双狭缝,而不是一大群电子在很短时间间隔内挤着要通过双狭缝。值得注意的是,探测屏累积很多次电子冲击事件之后,会显示出熟悉的干涉图样。从这图样可以推论,单独电子似乎可以同时刻通过两条狭缝,并且自己与自己干涉。这解释并不符合平常观察到的离散物体的物理行为,人们从未亲眼目睹老虎在同时刻穿越过两个并排的火圈,这并不是很容易从直觉就能够赞同的结果。可是,从原子到更复杂的分子,包括巴基球,这些微观粒子都会产生类似现象。参考资料来源:百度百科-双缝衍射2023-07-26 02:35:091