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杨氏双缝干涉实验的历史演变

2018-03-13余招贤

求知导刊 2018年34期

摘 要:杨氏双缝干涉实验是科学史上一个著名实验,文章详细介绍了各个历史时期杨氏双缝干涉实验的发展和演变。经典的光学双缝干涉实验决定性地证明了光的波动理论,而后的电子双缝实验又验证了电子的波动性和粒子性双重特征,光子的双缝干涉实验则进一步说明光的波粒二象性,在此基础上改进的延迟选择实验突出体现了量子力学和经典定域实在论的矛盾。

关键词:杨氏双缝干涉实验;干涉条纹;电子;光子

中图分类号:O436.1 文献标识码:A 收稿日期:2018-10-31

作者简介:余招贤(1964—),男,副教授,本科,主要從事大学物理教学工作。

一、光的杨氏双缝干涉实验

在物理学家们试图理解光的时候,杨氏双缝干涉实验起到了至关重要的作用。早在17世纪,牛顿认为光应该是粒子流,就像机关枪射出的子弹一样。由于牛顿在科学界的崇高威望,除了极少数微弱的反对声音外,这种观点一直在科学界统治到十九世纪。英国物理学家托马斯·杨和其他人用实验决定性地证明了光是一种波动,他的实验改变了我们对光的认识。

波的一种标志性特征就是“干涉”。1807年,托马斯·杨第一次提出了光的双缝干涉实验:点光源发出的光通过两个狭缝投射到观测屏,在屏幕上产生明暗相间的“干涉”条纹,这就是双缝干涉。在这个实验中,有两点非常重要。第一是相干光的获得,因为普通光源发出的光不是相干光,无法产生干涉效应。杨氏通过让光源照射一对对称分布的狭缝,从光源发出的光同时到达狭缝,通过两缝的光就是相干光了,可以发生干涉,因为它们取自同一波阵面。……

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