请问量子力学中双缝干涉实验到底是什么原因

发布时间: 2022-12-15 15:01:33 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 95

双缝实验为什么恐怖,双缝实验是什么1、双缝实验的恐怖之处在于:双缝实验的结果完全超出了人们平时的认知。双缝实验的结果使人们或多或...

请问量子力学中双缝干涉实验到底是什么原因

双缝实验为什么恐怖 双缝实验是什么

1、双缝实验的恐怖之处在于:双缝实验的结果完全超出了人们平时的认知。双缝实验的结果使人们或多或少的对这个世界的真实性产生了怀疑。

2、双缝实验的结果都是一样,即微观粒子就像是一个个有思想的、无所不知的精灵,当没有观测者的时候,它们是一个个波函数,而当它们知道有人在观测它的时候,它们马上就只表现出粒子性,从不例外。

3、在量子力学里,双缝实验(double—slitexperiment)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。

双缝实验为什么恐怖 原因是什么

如果人没有进行观测,电子就会从两条缝隙中穿过,可一旦观测,就会看到电子是从其中一条缝隙中穿过,可以简单理解成其中一条缝隙的电子因被观测而坍缩导致看不见,但两种情况都会在墙面上留下两个条纹。这就是双缝实验恐怖的原因了。

双缝试验为什么恐怖

如果电子是互不干涉地运动,穿过双缝落到黑板上是两道痕迹。如果电子是以波的形式运动,由于波之间存在干涉,穿过双缝落到黑板上是一道道痕迹。一开始实验表明电子以波的形式运动。即使一个个电子发射,黑板上还是一道道痕迹。于是科学家想知道为什么一个个电子发射也会有波的现象,于是将高速摄像机对准双缝以便观察。重点来了:当想进一步观察时,粒子却是是互不干涉地运动,穿过双缝落到黑板上是两道痕迹!

双缝实验,著名光学实验,在1807年,托马斯·杨总结出版了他的《自然哲学讲义》,里面综合整理了他在光学方面的工作,并在里面第一次描述了双缝实验:把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面,这样就形成了一个点光源(从一个点发出的光源)。现在在纸后面再放一张纸,不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上,就会形成一系列明、暗交替的条纹,这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。

试验本身没什么问题,证明了光有波粒二象性,但是科学家们想观察清楚如何会这样,于是他们在微观层面上来观察,架设高速摄像机,观察光子是如何一个一个通过缝隙形成波干涉的,这时候神奇的事情出现了,光子波的特性消失了!又变成人类最容易理解的粒子,只出现了两条条纹。这才引出了超级可怕和诡异的电子双缝干涉实验和后来石破天惊的的“延迟选择实验”,给整个人类带来了前所未有的思想冲击。

对实验的诠释

哥本哈根诠释

哥本哈根诠释为许多先驱量子力学学者的共识。哥本哈根诠释明确地阐明,数学公式和精确实验给出很多关于原子尺寸的知识,任何大胆假设都不应该超越这些知识范围。概率波是一种能够预测某些实验结果的数学构造。它的数学形式类似物理波动的描述。概率波的概率幅,取其绝对值平方,则可得到可观测的微观物理现象发生的概率。应用概率波的概念于双缝实验,物理学家可以计算出微观物体抵达探测屏任意位置的概率。

除了光子的发射时间与抵达探测屏时间以外,在这两个时间之间任何其它时间,光子的位置都无法被确定;为了要确定光子的位置,必须以某种方式探测它;可是,一旦探测到光子的位置,光子的量子态也会被改变,干涉图样也因此会被影响;所以,在发射时间与抵达探测屏时间之间,光子的位置完全不能被确定。

一个光子,从被太阳发射出来的时间,到抵达观察者的视网膜,引起视网膜的反应的时间,在这两个时间之间,观察者完全不知道,发生了什么关于光子的事。或许这论点并不会很令人惊讶;可是,从双缝实验可以推论出一个很值得注意的结果;假若,用探测器来探测光子会经过两条狭缝中的那一条狭缝,则原本的干涉图样会消失不见;假若又将这探测器所测得路径信息摧毁,则干涉图样又会重现于探测屏,这引人思维的现象将双缝实验的程序与结果奥妙地连结在一起。

路径积分表述

路径积分表述是理查·费曼提出的一个理论(费曼强调这个表述只是一种数学描述,而并不是尝试描述某些无法观察到的真实程序)。路径积分表述不采用粒子的单独唯一运动轨道这种经典概念,取而代之的是所有可能轨道的总和。使用泛函积分,可以计算出所有可能轨道的总和。

路径积分表述阐明,假设一个光子要从发射点 a 移动至探测屏的位置点 d ,它会试着选择经过所有的可能路径,包括选择同时经过两条狭缝的路径;可是,假若用探测器,来观察光子会经过两条狭缝中的那一条狭缝,整个实验设置立刻有所改变;假设探测器的位置为点e,而探测器观察到光子,则新的路径是从点 e到点 d;这样,在点e与点d 之间,只有空旷的空间,并没有两条狭缝,所以不会出现干涉图样。

什么是【双缝干涉实验】?

把电子朝着两个缝隙点射出去,得到的结果却是一条类似波的干涉条纹,但是电子分明是一粒一粒发射的。加装了两个探测器观察后,图案竟然变成了两道杠,不再发生干涉现象。如果撤掉探测器,实验结果又变回斑马线。

双缝干涉实验区别于单缝衍射实验。

是将光束照射于两条相互平行的狭缝,在探射屏显示出一系列明亮条纹与暗淡条纹相间的图样。 

在探测屏上观察到的明亮条纹,是由光波的相长干涉造成的,当一个波峰遇到另外一个波峰时,会产生相长干涉;暗淡的条纹是由光波的相消干涉造成的,当一个波峰遇到另外一个波谷时,会产生相消干涉。用方程表达,当以下关系成立时,会发生相长干涉:

其中, n是最大辐照度值(波峰遇到波峰,最大相长干涉的光波辐照度)的次序数(位于中央的最大强度值的次序数是n=1 ),x是条纹与中央之间的距离(称为条纹距离)。

回答你的问题如下:
双缝干涉实验(double-slit experiment)是将两个非常细小的窄缝平行并列在一个非常近的距离上,用光或者是微粒子束(比如说电子或量子)照射,观察透过双缝后微粒子现象的实验。
它是一种演示和验证光的波粒二重性(波动性与粒子性)的典型实验。
其中最为著名的称之为杨氏双缝干涉实验(Young's Double-Slit Interference Experiment)。在杨氏实验中,他用电子(粒子)束替代光照射双缝,得到了与光束照射的同样的干涉条纹。从而证明了光也是“光子”(粒子)束。
在此之前光的双缝干涉现象由惠更斯的波动理论阐述,说明了光是一种波。但杨氏的实验又从客观现实证明了,光也可以是由微粒子束。因此奠定了光的波粒二重性的基础。
双缝干涉实验在量子力学中有着更为广泛的“双路径实验”的意义,例如有名的“马赫-曾德尔干涉仪实验”
如果将双缝实验改为双重双缝实验会怎么样呢?如果光是粒子,通过第一层双缝之后,由于直线做用无法通过错开的第二层缝,就算有也极少。如果光是波,那么就可以穿透多个双缝。探测器可以观察后面的那个双缝,而不观察前面的。我脑洞大开吧?我觉得吧,光子和电子可能不是最小的单元,所以有波粒二相性。物质有能量和振动,当然产生波动了。

你知道“双缝干涉实验”吗?它究竟蕴含怎样的秘密令人如此不寒而栗

双缝干涉实验是什么?真的能证明光具有波动性特征吗?

在量子力学中,双缝实验是显示光子和电子等微观物体的波动性和粒子性的实验。是可以证明光具有波动性的。

双缝实验是“双路径实验”。 在这种更广义的实验中,微观物体可以同时穿过两条路径,或者可以穿过任意路径从初始点到达最终点。 这两个路径之间的距离差使描述微观物体的物理行为的量化状态相移,从而产生干扰现象。 另一个常见的双遍实验是马赫-曾德尔干扰校正实验。 双缝实验还被列入世界十大古典物理实验,但也有人认为双缝实验非常可怕。 双缝实验为什么可怕?

电子互不干涉地移动时,通过双缝掉到黑板上是两个痕迹。 当电子以波的形式移动时,由于波之间存在干扰,通过双缝落到黑板上是痕迹。 最初的实验表明,电子是以波的形式运动的。 电子发射后黑板上仍有痕迹。 因此科学家们想知道电子发射也有波浪的原因,就配合双缝观察了高速相机。

双缝实验,学名光学实验,1807年,托马斯杨总结出版了他的《自然哲学讲义》,其中综合整理了他在光学方面的工作,其中首次阐述了双缝实验:将蜡烛放在小孔纸前,形成了一个点光源,现在,纸后面又有一个从小孔射出的光通过两个狭缝投射到屏幕上,形成一系列亮暗交替的条纹。 这就是目前众所周知的双缝干涉条纹。

实验本身没有问题,证明了光具有波粒二象性,但科学家们想观察会怎样,他们在微观水平上进行观察,设置高速摄像机,观察光子是如何通过缝隙形成波干涉的,此时出现了不可思议的现象,光子波正是这样,引出了超可怕可疑的电子双缝干涉实验和石破天惊讶的“延迟选择实验”,给全人类带来了前所未有的思想冲击。

波动性的定义就是能像波纹一样向前传递。而且只有具有波动性的事物,双缝干涉才会有那样的现象。
在量子力学中,双缝实验是显示微观物体(例如光子和电子)的波和粒子特性的实验。可以证明光是挥发性的。
双缝干涉实验指的是把两窄缝平行且十分靠近的放置,通过光的照射,观察透过双缝之后的微粒子,而且它也是验证光具有波粒二重性的重要实验。
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