双缝干涉实验观测结果,双缝干涉实验肉眼观测

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-06 14:20:19

双缝干涉实验观测结果,双缝干涉实验肉眼观测(1)

粒子和波,这两个并不相关的物理学概念在光的身上实现了融合。

在最初人类试图探寻光的奥秘的时候,曾将其归结为一种粒子,所谓的光束就是大量粒子所组成的粒子束,对于光的粒子学说曾经主导了将近两个世纪。而后,一个著名的物理学实验出现了,那就是双缝干涉实验。

在双缝干涉实验中,首先让光穿过一条狭窄的细缝,然后再穿过两条平行的缝隙,而后就会在后面的背板上呈现出干涉条纹。是的,后面的背板上出现的并不是两条光纹,而是一组光文,这组光纹就是干涉条纹,干涉是波的特性,于是人们认识到光不是粒子,而是波。

双缝干涉实验观测结果,双缝干涉实验肉眼观测(2)

对于光是波的认识同样是不完善的,直到后来量子力学出现,人们才给了光一个相对合理的解释,光具有波粒二象性。

同样,也是因为量子力学的发展,人们发现此前的双缝实验其实是充满奥秘的。在宏观世界中,双缝干涉实验的结果只是说明了光具有波的特性,平淡而无奇,但当人类开始着眼于微观世界后,双缝干涉实验中一个个令人费解的问题开始呈现在人们的眼前。

通过狭窄细缝发射光束后,光会通过两条细缝产生干涉条纹,但如果我们发射的并不是一个光束,而是一个光子,结果应该如何呢?

双缝干涉实验观测结果,双缝干涉实验肉眼观测(3)

其实这很容易想象,对于一个光子而言,它只能选择两条缝隙中的一条穿过,最后会在背板上呈现出一个光点,但实验结果并非如此。

如果在实验中发射单个光子,最后同样也可以得到干涉条纹。这一实验结果非常令人费解。也就是说当一个光子面对两个缝隙的时候,它并没有进行选择,而是同时穿过了两条缝隙,一个光子在同一时间同时穿过两条缝隙,并最终产生干涉条纹,这是一个常识无法理解的事情。我们只能够得到一个结论,那就是单个粒子能够实现自我干涉。在实验中的确是一个光子同时穿过两条缝隙并且产生干涉后再次组成一个光子。

双缝干涉实验观测结果,双缝干涉实验肉眼观测(4)

粒子能够自我干涉的现象并不局限于光子,使用任何其它粒子都能够得到同样的实验结果,比如将光子换成电子,结果也是一样的。

如果说单个光子的干涉现象足够令人费解,那么接下来的内容则可能令人陷入沉思。那就是对实验过程的观察,竟然会影响到实验的结果。单个光子的干涉现象使得科学家们很想​弄清楚单个光子是如何同时穿过两条缝隙的,于是便开始了对实验过程的观察。观察的方式很多,比如在双缝处加上探测器,记录光子穿越缝隙的过程,可是当人类开始试图观察这一实验过程的时候,实验结果却发生了变化。

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只要人类试图观察光子是如何穿过两条缝隙的,干涉条纹马上就会消失,在背板上所呈现出来的就是两道条纹。

而当人类取消观察后,干涉条纹又再次出现了。这不仅令人费解,还产生了一种神秘的色彩。我们只能够知道单个粒子能够产生自我干涉,却永远无法知道这个干涉的过程。

​此后,这一量子力学领域的有趣实验又被引申到很多不同的领域,特别是在哲学上引发了不小的波动,因为这一实验结果足以让人对世界的真实性产生质疑,当仰望星空的时候,我们会想,月亮挂在天上,可如果我们转过身去,月亮真的还会在天上吗?

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