在量子力學裡，雙縫實驗（double-slit experiment）是一種演示光子或電子等等微觀物體的波動性與粒子性的實驗。雙縫實驗是一種“雙路徑實驗”。在這種更廣義的實驗裡，微觀物體可以同時通過兩條路徑或通過其中任意一條路徑，從初始點抵達最終點。這兩條路徑的程差促使描述微觀物體物理行為的量子態發生相移，因此產生干涉現象。另一種常見的雙路徑實驗是馬赫-曾德爾干涉儀實驗。

假若光束是由經典粒子組成，將光束照射於一條狹縫，通過狹縫後，衝擊於探測屏，則在探射屏應該會觀察到對應於狹縫尺寸與形狀的圖樣。可是，假設實際進行這單縫實驗，探測屏會顯示出衍射圖樣，光束會被展開，狹縫越狹窄，則展開角度越大。在探測屏會顯示出，在中央區域有一塊比較明亮的光帶，旁邊襯托著兩塊比較暗淡的光帶。

類似地，假若光束是由經典粒子組成，將光束照射於兩條相互平行的狹縫，則在探射屏應該會觀察到兩個單縫圖樣的總和。但實際並不是這樣，在探射屏顯示出一系列明亮條紋與暗淡條紋相間的圖樣。 19世紀初，托馬斯·楊發表了一篇論文，《物理光學的相關實驗與計算》（Experiments and Calculations Relative to Physical Optics），詳細闡述這些實驗結果。由於亮度分佈可以用波的相長干涉與相消干涉這兩種干涉機制來解釋，意味著光是一種振動波，這促使光波動說被廣泛接受，也導致17、18世紀的主流理論─光微粒說─漸趨式微。但是後來20世紀初對於光電效應的理論突破演示出，在不同狀況，光的物理行為可以解釋為光是由粒子組成。這些貌似相互矛盾的發現，使得物理學家必須想辦法超越經典力學，更仔細地將光的量子性質納入考量。

對實驗的詮釋

哥本哈根詮釋

哥本哈根詮釋為許多先驅量子力學學者的共識。哥本哈根詮釋明確地闡明，數學公式和精確實驗給出很多關於原子尺寸的知識，任何大膽假設都不應該超越這些知識範圍。概率波是一種能夠預測某些實驗結果的數學構造。它的數學形式類似物理波動的描述。概率波的概率幅，取其絕對值平方，則可得到可觀測的微觀物理現象發生的概率。應用概率波的概念於雙縫實驗，物理學家可以計算出微觀物體抵達探測屏任意位置的概率。

除了光子的發射時間與抵達探測屏時間以外，在這兩個時間之間任何其它時間，光子的位置都無法被確定；為了要確定光子的位置，必須以某種方式探測它；可是，一旦探測到光子的位置，光子的量子態也會被改變，干涉圖樣也因此會被影響；所以，在發射時間與抵達探測屏時間之間，光子的位置完全不能被確定。

一個光子，從被太陽發射出來的時間，到抵達觀察者的視網膜，引起視網膜的反應的時間，在這兩個時間之間，觀察者完全不知道，發生了什麼關於光子的事。或許這論點並不會很令人驚訝；可是，從雙縫實驗可以推論出一個很值得注意的結果；假若，用探測器來探測光子會經過兩條狹縫中的那一條狹縫，則原本的干涉圖樣會消失不見；假若又將這探測器所測得路徑資訊摧毀，則干涉圖樣又會重現於探測屏，這引人思維的現象將雙縫實驗的程式與結果奧妙地連結在一起。

路徑積分表述

路徑積分表述是理查·費曼提出的一個理論（費曼強調這個表述只是一種數學描述，而並不是嘗試描述某些無法觀察到的真實程式）。路徑積分表述不採用粒子的單獨唯一運動軌道這種經典概念，取而代之的是所有可能軌道的總和。使用泛函積分，可以計算出所有可能軌道的總和。

路徑積分表述闡明，假設一個光子要從發射點 a 移動至探測屏的位置點 d ，它會試著選擇經過所有的可能路徑，包括選擇同時經過兩條狹縫的路徑；可是，假若用探測器，來觀察光子會經過兩條狹縫中的那一條狹縫，整個實驗設定立刻有所改變；假設探測器的位置為點e，而探測器觀察到光子，則新的路徑是從點 e到點 d；這樣，在點e與點d 之間，只有空曠的空間，並沒有兩條狹縫，所以不會出現干涉圖樣。