【星環(huán)5期】【連載】LIDER談量子力學(xué)(其二):電子監(jiān)視實(shí)驗(yàn)

聲明:
“本文已經(jīng)經(jīng)過(guò)原作者授權(quán),由星環(huán)計(jì)劃代理發(fā)布,需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明原作者與出處。對(duì)本文內(nèi)容或項(xiàng)目組相關(guān)方面如有疑問(wèn),建議,批評(píng),歡迎各位評(píng)論提出。”?
原作者:liminf+limsup=∮me【LIDER】
后期:硅基【幻科聯(lián)】
小A:
"大家好呀,又是好久不見(jiàn)了,俺尋思這更新速度還是太低了,雖然說(shuō)很難提上去吧,但我們已經(jīng)在內(nèi)容與格式上做了一些的改革,希望大家可以多多提出寶貴的批評(píng)與建議,謝謝大家?!?/span>

監(jiān)視電子:
小A:
“這一次我們繼續(xù)為大家請(qǐng)來(lái)了“LIDER談量子力學(xué)”系列的作者,同時(shí)也是LIDER組織的代表人“liminf+limsup=∮me”(簡(jiǎn)稱L大大)大大繼續(xù)給大家?guī)?lái)這一個(gè)量子力學(xué)有關(guān)的科普系列,希望大家喜歡!”
L大大:
“同學(xué)們好久不見(jiàn),甚是想念,今天閑話不多說(shuō),開(kāi)始講課?!?/p>
“今天我們來(lái)做一個(gè)小小的理想實(shí)驗(yàn):
在前述的電子儀器中我們加上一個(gè)點(diǎn)光源。(其他條件不變)放置在墻的后面,且在兩個(gè)小孔之間,我們知道,電荷會(huì)散射光,這樣當(dāng)電子通過(guò)某一路徑來(lái)到檢測(cè)器時(shí),無(wú)論如何它都會(huì)散射光,這樣我們就達(dá)到了監(jiān)視電子路徑的目的。

現(xiàn)在讓我們仿照上一回的實(shí)驗(yàn)發(fā)射垂直動(dòng)量為0的電子,觀測(cè)電子然后統(tǒng)計(jì)通過(guò)小孔一以及小孔二的概率。我們所看到的情況是:
我們要么在小孔一或者小孔二處看見(jiàn)閃光,且每一次都不會(huì)同時(shí)在小孔一或者二處出現(xiàn)閃光。
由此我們可以得出結(jié)論:
在監(jiān)視電子時(shí),電子只能選擇任意一個(gè)孔通過(guò),即概率是而不會(huì)像上回的實(shí)驗(yàn)?zāi)菢与娮又g會(huì)像波一樣發(fā)生干涉致使電子到達(dá)的概率像波一樣的分布。
那么為什么在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中干涉項(xiàng)消失了呢?
原因就是設(shè)置于此的點(diǎn)光源。點(diǎn)光源發(fā)出的光子干擾了電子。
那么有同學(xué)就會(huì)想到:我們可以調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度或者頻率來(lái)使得光子對(duì)電子的干擾達(dá)到最小且能監(jiān)視電子嗎?
雖然說(shuō)能這么想很好,但是現(xiàn)實(shí)是殘酷的,答案是不能。
因?yàn)槿缛魧⒐庾宇l率調(diào)小,那么光子所具有的能量將不足以干擾電子。但事實(shí)上在使用頻率小的光子時(shí),意味者其波長(zhǎng)也大,這樣我們所看到的電子路徑只是模糊的一片。那強(qiáng)度調(diào)低呢?這就作為課后作業(yè)留給大家去思考一下……
通過(guò)上述實(shí)驗(yàn),我們可以得出結(jié)論:
假如電子沒(méi)有被監(jiān)視,那么我們就會(huì)得到干涉項(xiàng),而且光子散射所引起的效應(yīng)足以抹掉干涉效應(yīng)……
在我們的實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn)不可能安排適當(dāng)?shù)墓馐沟眉瓤梢员O(jiān)視電子又可以使得電子不受光的干擾。
海森伯指出:“只有認(rèn)為我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ心撤N前所未知的基本極限才能使當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的新的自然界的定律協(xié)調(diào)一致?!彼岢隽俗鳛槠毡樵淼?strong>不確定原理。
下一回我們將討論海森伯不確定原理……
最后我們總結(jié)一下量子力學(xué)的第一原理?【做筆記部分】:
1在理想實(shí)驗(yàn)中事件的概率由一個(gè)復(fù)數(shù);的絕對(duì)值的平方給出稱為概率福 P=概率輻 =概率輻?
2當(dāng)一個(gè)事件可以按幾種不同的方式發(fā)生時(shí),該事件的概率福等于各種方式分別考慮的概率福之和?
3如果完成一個(gè)實(shí)驗(yàn),此實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼_定實(shí)際上發(fā)生的是哪一種方式的話,這該事件的發(fā)生的概率等于按各個(gè)不同方式發(fā)生的概率之和 。
”那么今天的課就上到這里,同學(xué)們下次再見(jiàn)!“
【雷鳴般的掌聲】
(未完待續(xù))

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