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双缝干涉实验波长公式推导(双缝干涉公式及推导)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2022-11-06 13:42:38作者:YD166手机阅读>>

光是粒子还是波?

这个问题在物理学界充满了争议,持续了几百年的争议。在物理学家眼里,波就是波,粒子就是粒子,两者截然不同。一个物体怎么可能既是粒子也是波呢?这说不通,而且也非常违背我们的日常生活认知。

双缝干涉实验波长公式推导,双缝干涉公式及推导(1)

为了验证光到底是粒子还是波,物理学家们做了很多实验,其中一个非常著名的实验就是双缝干涉实验,相信大家都听说过。

实验并不复杂,也很好理解。两条狭缝,一个光源可以发射光子。

一开始的实验并不是两条狭缝,而是一条狭缝,把光源打开照射狭缝,狭缝后面的屏幕上看到的是单个条纹,中间明亮,越往外越暗。这说明光是波,通过单条狭缝时,发生了衍射。

接下来物理学家用双狭缝做了同样的实验,屏幕上出现了多条干涉条纹。这样的结果也比较容易理解。光在通过双缝后发生了关涉,就像水波那样有波峰波谷。

双缝干涉实验波长公式推导,双缝干涉公式及推导(2)

截至目前一切看起来没有什么问题,光就是波。

但“粒子派”物理学家非常不服气,接下来他们做了改良版的双缝干涉实验,让单个光子一个个通过双缝(不要纠结物理学家怎么做到的,相信他们的异于常人的大脑和思维)。

一个光子就像一个球那样。在现实生活中很容易想象到会出现什么结果。如果我们向双缝不停地发射玻璃球,最终屏幕上会呈现两条明显的痕迹,这很符合我们的日常生活认知。

但是实验结果让所有人都大吃一惊。物理学家向两条狭缝一个一个发射光子,屏幕上呈现的并不是两条明亮的条纹,而是多条明暗相间的条纹。很明显,光子在通过双缝后发生了干涉,形成了干涉条纹!

这样的实验结果很不符合通常的逻辑。要想产生干涉条纹,意味着光子必须同时通过两条狭缝。但事实上科学家是一个一个发射的光子,理论上不可能同时通过两条狭缝!

双缝干涉实验波长公式推导,双缝干涉公式及推导(3)

物理学界一下炸开了锅,如此诡异的现象让所有人都没有想到。物理学家做实验的目的本来是为了验证光到底是粒子还是波,没想到最后给物理学家出了更大的难题。结果就是“光是粒子还是波”已经变得不再重要了,物理学家必须赶紧解释实验结果!

光子到底是如何同时通过两条狭缝的?

要想弄清楚答案,其实也不难,在狭缝旁边安装摄像头直接观测不就行了吗?我们都能想到,物理学家当然不会想不到,他们真的这样做了!

不过实验的对象由原来的光子换成了电子。理由很简单,电子有质量,还有电荷,更容易观测,而光子很难观测,毕竟我们需要有光反射到眼睛里才能看到。如果实验的光子直接反射到我们眼睛里,实验也失去了意义,而想让实验的光子反射外界光子也很难做到。

双缝干涉实验波长公式推导,双缝干涉公式及推导(4)

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