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如何通俗理解电子的双缝干涉实验?(2)

来源:工程与试验 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2022-02-01

【作者】:网站采编
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【摘要】:就在胡克单方面宣布胜利的同时,王麻子说话了! 王麻子:等等......!我怎么听到光屏上发出咚...咚...的声音。这表明光屏受到了周期性隆起的波包撞击

就在胡克单方面宣布胜利的同时,王麻子说话了!

王麻子:等等......!我怎么听到光屏上发出咚...咚...的声音。这表明光屏受到了周期性隆起的波包撞击。


牛顿看到此场景瞬间振奋了起来,说到:胡克你来,你解释一下这是咋回事?按照波动说,光波的能量是均匀分布的。即便光干涉了,但光屏上的光波能量基本是均匀分布的。光波打到光屏上的声音应该一直是滋滋滋滋....的微弱响声。怎么会出现滋滋滋...咚....滋滋滋...咚...的声音呢?这“咚”声的强度比滋滋声高了无数倍。这就证明每一次“咚”声就是光粒子打到光屏上的声音。按照波动理论是无法解释的,所以我的粒子论又对了!


王麻子看见牛顿自嗨,实在看不下了。就说:牛爷,你难道忘了我刚才一个个的发射光子时候,光谱上出现了明暗相间的干涉条纹的那一幕了吗?这个你还没有解释呢!你先把这个给我解释了再自嗨也不迟。

牛顿此时哑口无言了,好像自己和胡克都不对!

现在我们知道了,这就是光的波粒二象性,我们不应该偏袒任何一方,只要两者结合起来才能解释实验现象,当然爱因斯坦说的光子可不是牛顿的光粒子。


波粒二象性

牛顿的光粒子是一种极小的实心球,在遇见障碍物可以反弹。而爱因斯坦的光子概念是光量子,是不可再分的,也是电磁波的能量单位,遇见障碍物会被吸收,吸收光子能量的原子核外电子处于激发态,再释放出光子。

可是王麻子很固执,不信“邪”。光怎么既是粒子也是波呢?这也太抽象了,光要么粒子,要么就是波。我倒是要看看光导致是经过了哪个缝打到光屏上的。

于是王麻子把探测器放在了其中一个细缝的后面,于是干涉条纹不见了。这是由于探测器吸收了光的能量导致的,固然看不见干涉条纹。

于是王麻子灵机一动,他把探测器拿远一点,让探测器发射用于测量的光子B,并撞击通过细缝的光子A,反射回来的光子就携带了“光到底经过哪个小孔”的信息。(注意:这里面有两个光子,一个是经过挡板细缝的光子A,一个是用来探测光子A路径的光子B)


可是当王麻子探测光子的路径后,却发现干涉条纹消失了。

因为光子B撞击光子A后,导致光子A动量改变,于是光的干涉图案消失了!所以测量行为决定性地干扰了被测量粒子的运动。

但为什么测量宏观物体不会出现这种情况呢?

事实上,我们测量宏观物体也是用声波,电磁波这样的工具。一般情况用电磁波测量宏观物体的机会更多。而电磁波就是光子的运动,光子是微观粒子。也就是说我们平时用光子测量宏观物体,而光子和宏观物体的质能相差了无数倍。所以光子对宏观物体的干扰就完全忽略不计了。


但当我们用光子或其它粒子测量微观粒子时,就会大大扰动被测量粒子。因为用于测量的粒子和被测量粒子的质能相差不了几个数量级,测量行为必然导致微观粒子的运动规律骤变。这就是量子力学中的量子态的测量坍缩效应

我们只能说:光子不被测量时,处于波动性和粒子性的叠加状态,这是波粒二象性的体现。德布罗意的物质波告诉我们:微观粒子和宏观物体都具有波粒二象性,只不过宏观物体的波动性不显著罢了。这种抽象的概念也是量子力学的入门思想。

文章来源:《工程与试验》 网址: http://www.gcysyzz.cn/zonghexinwen/2022/0201/2797.html

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