能不能说明一下双缝实验

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能不能说明一下双缝实验

这个实验极其简单，但是他的影响极其深远，在此我谨描述一下托马思·扬其人和他的实验。在1807年，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他那个名扬四海的实验：光的双缝干涉。后来的历史证明，这个实验完全可以跻身于物理学史上最经典的前五个实验之列，而在今天，它已经出现在每一本中学物理的教科书上。杨的实验手段极其简单：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干涉条纹。

杨的著作点燃了革命的导火索，光的波动说在经过了百年的沉寂之后，终于又回到了历史舞台上来。但是它当时的日子并不是好过的，在微粒说仍然一统天下的年代，杨的论文开始受尽了权威们的嘲笑和讽刺，被攻击为“荒唐”和“不合逻辑”，在近20年间竟然无人问津，杨为了反驳专门撰写了论文，但是却无处发表，只好印成小册子，但是据说发行后“只卖出了一本”。原因很简单，在此之前人们一直认为光是纵波，直到1819年一个不知名的法国年轻工程师——菲涅耳（Augustin Fresnel），当时他才31岁，在《关于偏振光线的相互作用》论文里，提出了光是横波的概念。托马思·扬的实验室一个开端，后续的柏松，阿拉果等人的实验彻底建立了了光的波动说。

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...

量子力学的双缝实验

如果双缝实验在云室中做...那么应该会看到所谓的轨迹！但是这种轨迹还是双缝实验本身的轨迹吗？要知道电子在电离云室气体的时候所谓的轨迹已经受到了影响！那么理想的双缝实验应该在真空中进行！那么我们如何观测电子！？当然是向电子发射光子！这是我们观测事物的基本方法！但是如果是波长在普通可见光范围内的电磁波，在观测电子的时候就会发生衍射，那么我们就不能确切知道电子的位置，又何谈轨迹？如果我们发射高频电磁波比如伽马射线！那么我们确实可能知道电子的位置！但是因为康普顿效应！电子将被伽马射线打偏！所以也不会按照你想要知道的轨道运行了！所以我们无法观测到一个电子又什么样的轨道的！在这你说的一直观测怎么做到？两次观测中必然有时间间隔！那么着间隔中电子在那？我们根本无法知道~！我们能做到的只能是通过薛定谔的波函数精确计算电子走怎么样的路径概率大！怎么样的路径概率小！至于电子到底怎么通过双缝！一般的按照量子力学的哥本哈根解释....其实就是在说物理学部解释这样的问题！当然还有很多哲学上或者理论上的说法！祝你开心！ ps 那也不是轨迹啊！再说根据两字理学的不确定性原理能量的不确定性乘以时间的不确定性等于常数！那么你间隔很小的观测，能量就很不确定也许会很大，以至于发生跃迁，那么你的轨道依然不确定！ pss：实际上电子不存在轨道....

什么是双缝实验

这是一个思想实验，回答你的这个问题是今天最后一个了问题了，该下班了——

研究波动光学时，说道杨氏双缝干涉，光在通过两条距离很近的狭缝时发生了干涉，在屏幕上留下干涉条纹；

现在研究电子，如果我们打着灯看电子在双缝处干了什么，我们会发现，闪光处标志电子出现的点点亮光并没有和溜过来的沙子一样有很大的不同，换句话说，他们没有干涉；

但如果我们关掉光源，并且找一个可以被电子曝光的底片，就会发现，在底片上有很多的点，很少的点的情况下，分布看似没有规律，但如果继续长时间曝光，越来越有规律，我们在盖革计数器的装置里通过耳机听到一声声的滴答滴答，着每个滴答都是一个电子，底片上所有的点综合来看，好像是光的干涉条纹一样分布着，这就是说，电子式以整棵整棵的到达，但却发生了干涉，电子同时具有波粒二象性；