光的四縫干涉實(shí)驗(yàn)
殷正明


托馬斯·楊 （1773-1829）做了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)在1801年。
麥克斯韋（1831-1879）電磁波方程組誕生于1865年。
電磁波理論的誕生，從無線電波到伽馬射線，包括托馬斯·楊的相干光都成為電磁波家族的一員。
托馬斯·楊的相干光和麥克斯韋的電磁波像親兄弟嗎？
麥克斯韋電磁波的波形和傳播方向，請(qǐng)見插圖1，

托馬斯·楊的相干光波形和傳播方向請(qǐng)見插圖2a和插圖2b。

為了簡(jiǎn)化插圖，將相干光的光源全部省略了，所有的插圖都沒有表示相干光的光源。
因?yàn)橥旭R斯·楊的時(shí)代還沒有電磁波的模型，他也就不可能考慮相干光的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。
太陽光和無線電波的區(qū)別是很大的，無線電波的接收天線的制作需要導(dǎo)電材料，無線電波的接收天線能夠接收太陽光波嗎？好像沒有聽到上述的說法和用法。而且光對(duì)顏色的選擇性很強(qiáng)，黑色吸收光的能力強(qiáng)，白色反射光的能力強(qiáng)，電磁波有沒有這些特點(diǎn)呢？
本文提出四縫干涉實(shí)驗(yàn)，新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)如下：
4縫實(shí)驗(yàn)使用兩套完全相同的干涉儀，請(qǐng)見圖3a和圖3b。

調(diào)整SA干涉儀的位置，讓干涉儀條紋在x軸方向平移，使SA的明條紋（紅條紋）對(duì)準(zhǔn)S/B的暗條紋（白條紋），見圖4。

旋轉(zhuǎn)干涉儀SA向下繞x軸，見圖5和圖6。

紅條紋僅僅是一個(gè)示意性的干涉條紋，它是SA干涉儀的明條紋。暗條紋也是一個(gè)示意性的干涉條紋，它是S/B干涉儀的明條紋。紅條紋之間的白色是SA的暗條紋，暗條紋之間的白色是S/B的暗條紋。我不得不這樣畫圖，為了使新實(shí)驗(yàn)原理容易表示清楚，因?yàn)椴煌伾母缮鏃l紋使下面的討論更容易。
當(dāng)SA的亮紋（紅條紋）插入到S/B的暗紋（白色），這個(gè)時(shí)候，按照的相消干涉原理，將在屏上顯示相消干涉的圖樣。在四縫干涉實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際會(huì)有什么樣的圖樣出現(xiàn)在屏上。只有當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，我們才能知道答案。請(qǐng)見圖6。
進(jìn)一步操作：
你可以連續(xù)的水平方向調(diào)整SA干涉儀到一個(gè)相干光的波長在x軸上。它的寬度就是屏上顯示的S/B的亮紋加上S/B的暗紋，讓SA的干涉條紋覆蓋S/B的干涉條紋并且緩慢移動(dòng)，讓SA的干涉條紋緩慢掃描從S/B的暗紋到亮紋，必須有一個(gè)光線暗淡或者無光的圖樣在屏上顯示。有一個(gè)特定的位置，SA明條紋和S/B的暗條紋相互疊加的特定位置，在屏上出現(xiàn)相消干涉的圖樣。
否則，似乎說明，楊氏光波動(dòng)模型的假設(shè)可能存在缺陷。
如果實(shí)驗(yàn)時(shí)屏上出現(xiàn)其它圖樣，到那個(gè)時(shí)候再討論它吧。

1961年蒂賓根大學(xué)克勞斯·約恩頌博士，用電子束（300納米寬狹縫，40kev）完成了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。

1974年，米蘭大學(xué)的皮爾·梅利（pier·merli）教授他們分別做了完成了單電子的干涉實(shí)驗(yàn)。

美國內(nèi)布拉斯加-林肯大學(xué)Roger Bach教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，使用62納米寬的狹縫，讓0.6kev的電子通過狹縫，使用通道板探測(cè)器，計(jì)數(shù)單個(gè)電子，控制在每秒鐘一個(gè)電子，進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。

最近的就是2023年1月4日在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上發(fā)表的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高能核物理課題組、美國布里克海文國家實(shí)驗(yàn)室、山東大學(xué)高能核物理實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)（徐慶華領(lǐng)隊(duì)）共同完成。

從以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以看到楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)影像之深遠(yuǎn)。

自楊氏雙縫干涉之后，實(shí)驗(yàn)裝置不斷有更新。比如邁克耳孫干涉儀、法布里-珀羅干涉儀、馬赫-曾德爾干涉儀。

因?yàn)闂钍想p縫干涉儀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易調(diào)試，表達(dá)的物理意義清楚，可以優(yōu)先改裝成為四縫干涉實(shí)驗(yàn)儀。

由于作者本人根本就沒有實(shí)驗(yàn)儀器，沒有自己的實(shí)驗(yàn)室，所提出的四縫干涉實(shí)驗(yàn)無法獨(dú)自進(jìn)行，只有將此實(shí)驗(yàn)的設(shè)想表達(dá)出來，對(duì)于四縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，作者無法進(jìn)行預(yù)測(cè)。
只有等待著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。



2023年3月10日