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  • 1 # 廣州阿軍

    我們都學過光的雙逢干涉實驗,說是要一相干光源發出的一束相干光透過雙逢後,會在屏上形成干涉條紋。

    而在學習了量子力學後,又瞭解到光子是自己與自己干涉,而不是光束間光子的相互作用引起的。實驗中是讓光子一個一個的透過雙逢,經過一段時間後,在屏上也能形成干涉條紋。在這個實驗中似乎沒有強調光子的震動方向一致,即沒有強調光源是相干光源。

    因為干涉條紋的寬度和波長有關,強度與光子數有關,因此發射震動方向為1的光子形成的干涉條紋,與發射震動方向為2的光子形成的干涉條紋應該相同。那麼,我們可以先發射一個震動方向為1的光子,之後再發射一個震動方向為2的光子,之後再發射一個震動方向為3的光子……,一段時間之後屏上也應該形成和之前實驗一樣的干涉條紋。

    而如果我們把這些各種震動方向的光子混合起來,即用一個不相干的光源發射一束光(波長一定,單色的),透過雙逢後是否也能在屏上形成與之前一樣的干涉條紋?如果不能,就說明光子間存在相互作用使干涉條紋消失了。而我覺得答案應是肯定的,但這樣以來對於白光也能形成彩色的干涉條紋了。

    不知蟲友們有何高見,還請指點!

  • 2 # 章彥博

    不會有本質的區別,還是會出現與經典情形不同的結果。先說雙縫的情形:

    從A處發出的相干光,經過b-c雙縫,在螢幕上發生干涉,從而形成影象。對於距離圓心x的位置,其相位是:2pi/lambda * sqrt(d^2 + (x - L)^2). 其中,lambda是波長,pi是圓周率,d是螢幕到S2的距離。這時,可以得到螢幕上的光強分佈是這樣的:

    最低為0,整體則是按照近似週期的順序變化的。

    而若加入一個縫,結構就有較大的差別了:

    會出現大峰與小峰,而且最低的亮度不再是零。因為,之前兩個縫之間干涉,只需要兩個光路的相位相差pi,就可以相干為0,但在三個光路的條件下,則需要三條光路的相位相加,之後再幹涉,這時,波動性體現的就不如雙縫干涉了。

    之前學習量子力學,老師提到了一個非常有意思的看法:只要兩條光路的「差別」變得顯著,最後觀測的結果中,波動性就會降低,而粒子性就會上升。雙縫干涉中,兩個縫是全然對稱的,如果設計的好,就完全無法分辨兩個縫;然而在三縫干涉中,中間的縫和兩邊的縫是不一樣的——這就使得兩邊的縫和中間的縫形成了差別,之前的干涉效應也會「減弱」。我們把兩個圖放在一起看,結果會更有意思:

    可以看到,越靠近中心的地方,三縫的最低光強越強,越近似於經典情形;於此同時,雙縫干涉則沒有這樣的行為。雙縫實驗之所以著名,也正是在於其干涉結構之顯著,實驗之簡單。

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