为什么使光子一个个通过双缝也会产生明暗相间条纹?

如题,双缝实验产生条纹是因为波峰波谷相互抵消,那么让光子一个一个通过为什么也会有条纹呢?

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21个答案
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单个粒子都是量子的,不可知的,打在屏幕上仿佛没有规律,但是结合起来,神奇的效应就会发生了~

照搬百科的
http://baike.baidu.com/view/1036100.htm
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8C%E7%BC%9D%E5%B9%B2%E6%B6%89
,懒得看可以看重点:
当电子一堆一堆地对着侦测屏发射,我们可以很容易地解释所产生的干涉图案。我们只要认定这些电子互相地干涉。可是,随着科技地进步,现在已经发展出来,能够可靠地发射单独电子的科学器材。应用这单独电子发射器于双缝实验,得到的干涉图案,使我们觉得好像电子有独自干涉自己的可能,又觉得好像单独的电子可以同时通过两条狭缝。对于大多数的科学家,这似乎建议,量子粒子能够同时出现于两个以上的地方。可是这建议与显然正确的道理,“任何事件不能同时地发生在两个地方”,有很大的落差(参阅无矛盾律)。对于这问题,最简单的方法,就是接受物质波的概念。另外一种比较不容易被接受的概念,主张量子物质的存在与行为,是无法用经典方法来诠释的。这种概念,与我们日常体验的物理事实有很大的出入,会造成更多的困惑。
单独电子累积的的双缝实验干涉图案,与一堆电子的双缝实验干涉图案,两个干涉图案是相同的。所以,我们可以维持一个有秩序的,一致的宇宙观。虽然,对于任何量子尺寸的粒子,我们必须以物质波来看待。

理查德·费曼有一句他很喜欢的名言:仔细地思考双缝实验的意义,我们就能够一点一滴的了解整个量子力学[2]。透过双缝实验,我们可以明了量子世界的真谛。

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光子会同时通过这两条缝,然后自己和自己干涉。没测量之前,每一个光子通过双缝后,在接触到屏之前的概率分布都是干涉条纹。测量(即与屏的作用)使得光子波函数塌缩,你才每次只能看到一个点。

什么?理解不了?那就对了。这就是量子力学。

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傅里叶变黄油猫软件工程师,应用数学专业

2013-05-17 12:43

因为光子不是和别的光子干涉的,而是和自己干涉的。一个光子的波函数已经有概率的条纹。

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adven_vaca物理化学博士

2013-05-16 23:52
支持者: Jokies 肖邦他爸

这就是量子世界的波粒二象性啊

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支持者: Jokies

量子法律:单个无法预测,
大量有统计规律,我们只知道概率!
这就是量子世界的波粒二象性啊。世界如此。

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今天刚刚学了这个。赶紧复习一下~~!

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Sulayman_Hu农学学士 从事农业相关工作

2013-05-21 22:51

准确的说是是光量子,就是最小的一份光,波粒二像性也不是说它就是波、就是粒子,而是说这奇葩同时表现出波和粒子两种特性,哪怕最小的一份,也会自己和自己干涉。

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因为你不知道它从那边儿过去的

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lamellae高分子结晶

2013-05-22 00:07

不能把,双缝干涉和两个单缝衍射的简单叠加划等号

从试验结果看来,发生了双缝干涉无疑,可以从花纹中心的明暗,亮度衰减情况,条纹形状判断。

发生了双峰干涉。

理解为光子在不同狭缝的概率幅相互衍射。

概率在这里不可以简单看作简单的实数,概率具有其他自由度,具有虚数部分。

可以认为光子在两个狭缝的通过概率存在相位信息。

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类似于薛定谔的量子态猫咪生死两态共存的状况,单个光子同时通过双缝,自己干涉自己

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最终叹息人工智能爱好者

2013-05-22 10:12

还是搞不明白,一个光子是怎么知道旁边还有一个缝呢?

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不懂的看哪个双缝延迟实验,光子通过哪个缝是通过之后决定的,通过的时候光子自己也不知道是过的哪个

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罗汉果壳啥都感兴趣的白丁

2013-05-22 12:17

我觉得现代量子力学对最简单的双缝实验,即使理论和上已经解释了,但还远远没有到完美解释的程度。。。
或者说,物理学在使用名词的时候赋予了名词更多意义,导致非专业人士理解每个字每个词但整体看不懂;大量理工科甚至专业入门人士似懂非懂其实还是一点不懂。。。

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可是,随着科技地进步,现在已经发展出来,能够可靠地发射单独电子的科学器材。


怎样才能可靠的发射单独电子呢,听起来很像愛因斯坦盒子,呵呵。

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西瓜嚼不烂_jybice光学、激光、微波光子学

2013-05-22 16:24

我记得好像有人说过
观察者会使这个实验结果改变的
我一直没明白
就是说 在我在旁边看 实验结果就改变了?

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adrianyu模式研究生

2013-05-22 16:58

我一直对现代量子物理的解释感到怀疑。
就拿双缝干涉实验来说,一楼的a图经常用来解释说光子的行为是不确定的怎么的。但是我想说的是哪怕用再小的缝,缝的大小也远远大于光子吧,而且屏幕上显示出来的亮点本身已经是很多光子产生的了。除非这个实验能把缝的大小降到单个粒子的尺度,否则我感觉说明不了问题。而且如果就算降到了那个尺度,由于单个粒子的尺度已经是宇宙的基本尺度(存在吗?)了,实验如何做到消除其他因素的影响?
再说著名的薛定谔的猫实验,猫的状态看起来确实属于又活又死的状态,但是实际不是这样,猫的状态只有一个。这个问题跟一个哲学问题非常相似:森林到底存不存在?自己看不到的状态就是不存在吗?这有点唯心了吧。
再说概率论在量子物理中的应用,我个人觉得由于基本粒子的尺度实在是太小了,是宇宙的最小尺度,由于观测工具的尺度远远大于他本身,并且各因素影响必然不能降至接近为零,对他进行任何观测都会对他自身产生影响,所以才会体现出各种概率分布。但是这并不能表明他的本质是这样的。

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这个现在还没定论,N种假说,楼上讲了几种主要的。推荐一本曹天元的《量子物理史话》,讲的比较浅显有趣

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冰火梦幻信息与计算科学学士,算法控,AI爱好者

2013-05-23 08:46

基于概率的,连续测试和离散测试再统计结果一样。比如你每天丢一枚硬币,持续1000天,和你一次丢1000枚硬币,正面朝上的概率都是50%。
所谓“干涉”其实不是光与光的干涉,而是德布罗意波的干涉。德布罗意波的波速是c^2/v,即超光速。

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光子是以波函数描述的,但是如果是相干光,那么两个光子通过同一个狭缝时,他们的波函数不是直接相加得到,也就是屏幕上A点可能会被光子击中的概率不等于光子1出现在A处的概率加上光子2出现在A出的概率。其中是有相干叠加项存在的。所以在屏幕上会出现相干条纹。

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在科学松鼠会上看过相关的一些文章。

这个实验最神奇的地方其实不是“单电子/光子也可以发生双缝干涉现象”,而是,当你在双缝处放上探测器,去探测电子/光子从哪个缝隙通过的时候,就会惊奇的发现,电子/光子永远都只通过其中一个狭缝,同时电子/光子的运动规律也会变成标准粒子形态不再发生干涉现象。

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Robbie.zeng中科大理论物理本科生,VT理论物理PhD Can...

2014-08-09 22:46

这个就是量子力学和经典物理不一样的,也是最精彩的地方:
一个东西可以同时处于一系列不同的状态。比如,一个粒子可以同时处在一堆位置(比如电子云,就是一个电子同时处在原子核外面那一圈上面,粒子从一个点变成了一个场一样的东西),一个电子的自旋可以同时向上和向下,当然一个光子也可以同时处在两个位置-----》这个光子同时从两个狭缝通过,所以自己和自己发生了干涉。
这个就是量子力学的“叠加态”的概念----------------一个物体同时处在很多不同的状态上。有意思吧!

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