双缝干涉实验中为什么观测的动作会影响到实验结果?

作者&投稿:应岸 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
双缝干涉关于观察者会影响实验结果的问题~

为何双缝干涉延迟实验的结果,让科学家感到恐怖?

“双缝干涉实验“中究竟蕴含着怎样的秘密? ⏰ 时长 5'17"

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。


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?


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。


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。


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?



一个一个的电子射击,程序让一个一个的电子按波的规定通过双缝,预先定义好的程序让这些电子整体运动起来表现为波的干涉图样。 双缝干涉实验,有“观察”这个变量,一个一个的电子射击,表现为粒子的性质。




双缝干涉实验为什么预先假定光子
光的双缝实验就是在一块隔板上开两条缝,让光从一侧穿过,观察另一侧的光斑,你会发现光会像水波纹一样形成一道斑马线,这个原因是光从两条缝穿过之后,像水波一样互相干涉影响。这个实验告诉我们,光具有波动性。在量子力学里,双缝实验(double-slitexperiment)是一种演示光子或电子等等微观物体的波...

双缝干涉实验为什么要从明纹开始观察?
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双缝干涉条纹。

双缝干涉实验为什么恐怖?
双缝干涉实验之所以说其恐怖,这个实验当观察者出现的后,光线粒子的干涉会消失,然后变成两个条纹。好像这些光线粒子不喜欢别人的关注一样,看到就出现,不看到就不出现,这不得不让人涌起恐怖的怀疑。物理学家把电子束从前木板的小孔中射入,让电子概率性的穿过孔后的双缝板,最后落入到后面的屏幕上,...

双缝干涉现象中为什么双缝离灯越近,干涉条纹越清晰?
双缝干涉实验中条纹间距的公式:△x=Lλ\/d。由公式可知缝离灯越近,细密的干涉条纹密集,相同条纹的光子数越多,条纹越清晰。双缝干涉是将平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,狭缝相距很近,平行光的光波会同时传到狭缝,它们就成了两个振动情况总是相同的波源,它们发出的光在档板后面的空间...

科学家们在双缝干涉实验中看到了什么,真的会令人恐怖吗?
“薛定谔的猫”是薛定谔想用这样一个思想实验,把微观世界不确定性原理变成宏观世界不确定性原理,在宏观世界,这只“猫”当然是违背逻辑的,但微观世界的确有其特殊规律,量子力学正是揭示了这些特殊规律,才使人类对世界的认识有了颠覆性突破。 综上所述,双缝干涉实验在量子力学的发展过程中,起着重要关键的纽带联系作用...

双缝干涉实验中的单缝为什么很细
题主是否想询问“杨氏双缝干涉实验,双缝为什么要很窄”?粗了就观察不到现象了,只有窄缝才能看得到。根据查询相关公开信息显示:当缝的宽度调到很窄,可以跟光波相比拟时,光通过缝后就明显偏离了直线传播方向,照射到屏上相当宽的地方,并且出现了明暗相间的衍射条纹,纹缝越小,衍射范围越大,衍射条...

双缝干涉实验时,为什么要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、屏...
在一条直线上,实验效果会更好,就像电风扇开到3档风速更大。当然没有严格的一条直线。

双缝干涉实验为什么臭名昭著
科学家们想知道为什么电子发射中会有波,所以他们就用高速相机对准双缝进行观察。但是在双缝干涉实验中当想进一步观察时,粒子却是是互不干涉地运动,穿过双缝落到黑板上是两道痕迹。双缝实验,著名光学实验。双缝干涉实验的过程 在1807年,托马斯·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...

为什么说双缝干涉实验灵异?
一、双缝干涉实验的基本原理 双缝干涉实验是利用光源发出的光波通过两个缝隙后,产生干涉现象的实验。这是波动光学中的一个重要实验,用于验证光的波动性。实验结果中出现的明暗交替的干涉条纹,可以通过波的传播理论和干涉原理进行解释。二、实验结果的科学解释 在实验中,当光波通过两个缝隙时,会产生两...

...透明的云母片遮住上面的一条缝,则干涉图样上移,为什么?
这是因为在云母片遮住上方的缝时,下方的缝被阻挡住了。因此,只有下方的缝才能通过光,形成了干涉图案。而上层的缝隙由于没有光进入而不能形成干涉图案,因此上层干涉图样就下移了。这种现象称为“半透明”效应,也叫作“透过率效应”。

威信县13257496212: 双缝干涉实验中双缝是否会发生衍射现象?如果发生,观察到的现象是什么?不是为了应付~想知道具体理解下~ -
慎瑾捷通:[答案] 衍射是双缝干涉的必要条件. 如果光透过缝后不衍射,两列波就没法叠加. 不过不会看到衍射,就好比白光是由三元色组成,但你看到白光时看不到它的组成(三元色).

威信县13257496212: 谁能告诉我光的双缝实验为什么会产生那样的结果? -
慎瑾捷通: 不可能有粒子说解释的,因为这个实验是观测波动,所以不可能观测到粒子(举个例子——如果在两缝上装上测试器,测试是光是通过哪个缝的话,可以测试出来,但干涉图案消失).粒波二相性说了一个东西,怪怪的——观测的方法觉得了观测的结果

威信县13257496212: 谁真正做过双缝干涉实验带观察者的神秘影响的 -
慎瑾捷通: 事实上,性质的电子双缝干涉实验很简单,是在运动中的电磁波的电子激发,电磁波和电磁波干扰! 电子干扰是怎么回事呢?这是因为电子是非常轻,它是容易受到干扰强度区间分布电磁场效应,就像两个很轻的纸船在平静的水面造成两波干扰

威信县13257496212: 杨氏双缝干涉实验的条纹理论上是等亮度的,但为什么看到的实验图片中间亮两边越来越暗以至于最后就是黑的 -
慎瑾捷通: 三个原因1. 光源有一定的宽度,即,空间相干性,光学专业的教材里面有这些内容. 2. 缝有一定的宽度,即,单缝衍射对双缝干涉的亮度的调制. 3. 双缝干涉的亮度理论,都是小角度近似,光学里面很多内容都是这样,这与力学电磁学非常不同.角度大了,要考虑倾斜因子,数学复杂,一般的教材都不讲解.

威信县13257496212: 做双缝干涉实验时,在屏上呈现出清晰的干涉条纹后,若前后移动光屏,干涉条纹是否会变的模糊.为什么? -
慎瑾捷通: 不会,此时形成干涉条纹的原理类似于小孔成像.屏的远近只影响橡的大小.

威信县13257496212: 在杨氏双缝干涉实验中. -
慎瑾捷通: 首先:1 光是一种波,而且是横波,所以光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向.2 偏振片只允许透过某一矢量方向的光,吸收与其垂直方向的光,若与其矢量方向存在夹角,可以正交分解为一个与其平行,另一个与其垂直的.所以第一个偏振片放下后,通过光源发射的自然光便变为平面偏振光,即只剩下与那个矢量方向平行的光.若再放一块与第一块透振方向垂直的偏振片,根据上面第二条,平面偏振光就全部被第二块偏振片吸收.所以它的答案是干涉条纹消失,光屏上一片黑暗

威信县13257496212: 关于电子的双缝干涉实验~~~~~~~~~~~~求高人指导 -
慎瑾捷通: 带观察者也会有干涉条纹,双缝干涉实际上在有光无光情况下都可以实验,当然无光情况下比较明显,而且可以排除无关光线的干扰,单个电子实验进行之后才确认了波粒二相性的,因为单电子也会有干涉,这个没法用粒子来解释

威信县13257496212: 杨氏双缝干涉实验中单缝的作用? -
慎瑾捷通: 单缝的作用是为了得到接近线光源的光源.和点光源一样,线光源也只是理想化的模型,现实中是无法实现的.杨氏双缝干涉实验中,理想的线光源会在屏上得到一幅双缝干涉图样,这楼主当然知道.现在请楼主想象一下,如果此时将线光源沿...

威信县13257496212: 双缝干涉实验,能否证明在观测的情况下事物的可变性? -
慎瑾捷通: 可以啊,实验不是很清楚的显示了观测这一行为让量子发生了塌缩.虽然在宏观状态下,观测不会让事物发生变化,但在微观状态下,观测就意味着要和量子发生作用,而任何与量子的作用都会使其塌缩.这应该就是你所说的可变性吧.

威信县13257496212: 双缝干涉实验中双缝是否会发生衍射现象?如果发生,观察到的现象是什么? 不是为了应付~~想知道具体理解下~ -
慎瑾捷通: 衍射是双缝干涉的必要条件. 如果光透过缝后不衍射,两列波就没法叠加. 不过不会看到衍射,就好比白光是由三元色组成,但你看到白光时看不到它的组成(三元色).

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