关于量子力学杨氏三缝实验的问题,小编就整理了3个相关介绍量子力学杨氏三缝实验的解答,让我们一起看看吧。
量子擦除实验的意义?量子擦除实验是杨氏双缝干涉实验的一个变形。人们已经认识到在双缝实验中,如果光子穿过了哪条间隙被观测到了,那么光子就无法与自身发生干涉。如果一束光子中的每一个光子都像这样被确定从哪条间隙穿过的话,那么我们就无法看到杨氏实验中的干涉图案。而这个实验试图制造这样一种状况:如果我们确定光子穿过了哪条间隙并做上"标记",那么将不会有干涉现象发生,但如果在这个光子到达屏幕前,我们将这个标记擦除,那么我们又将观测到杨氏实验中的干涉现象。
量子擦除实验的意义在于,在双缝实验中探测或标记光子路径将会破坏干涉,但在此之后再擦除这个标记,人们可以重新恢复量子干涉。
杨氏双缝干涉实验公式推导?杨氏双缝干涉实验是用来研究光的干涉现象的经典实验,以下是杨氏双缝干涉实验公式推导的概述:
首先,将一束单色光通过一个狭缝,得到一条直线状的光源。然后,再将这束光通过两个非常窄的缝隙,这两个缝相互平行,缝距为d,得到两条完全一样的光源。这两条光源上的光波相干,它们通过另一片狭缝后可以干涉。
假设两个缝隙中心到屏幕的距离为L,屏幕上的一个特定点P距离第一个缝隙中心的距离为x,那么第二缝隙到点P的距离就是L-d。令缝隙发出的光的初相位为0,则从第一个缝隙中心点出发的光到达P点时的相位差为Δϕ=2πx/λ,从第二个缝隙出发的光到达P点时的相位差为Δϕ=2π(L-d)/λ。如果这两道光具有相同的振幅,则P点上的光强取决于它们的相位关系。
因为sinθ≈tanθ≈x/L,所以可以得出,如果两道光的相位差为奇数倍π,则它们相消干涉,光强将为零;如果相位差是偶数倍的π,则两道光相长干涉,光强达到最大值。根据这个规律,可以得到杨氏双缝干涉实验公式:
I(θ)=4I_0cos^2(π*d*sin(θ)/λ)
其中,I_0是通过单个缝隙照射到屏幕上的光强;θ是从缝隙到P点的光线与垂直屏幕面的夹角;λ是光的波长;d是缝隙间距。这个公式表明,干涉图案的亮度随着θ的变化而变化,最亮的区域是θ=0处,最暗的区域是θ=nλ/d处。这个公式已经被广泛应用于物理学和工程学领域中。
为什么杨氏双缝实验狭缝要很小?因为双缝实验是用双缝产生两个频率相同相差不变的波源,否则无法产生干涉效应。缝必须要比较小才能发生衍射,就是在缝那里开始,变成了一个新的波源。按照中学物理课本,要发生衍射缝的宽度必须要和波长差不多,但是在实际实验中,当发生衍射的屏幕距离双缝一米左右的时候,缝并不需要这么小,稍微大一点也是可以的,一般要在百微米级别。
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