合肥学院大学物理论文.pdf

HEFEI UNIVERSITY 大学物理论文题目杨氏双缝干涉系别电子信息与电气工程系专业电子信息工程班级学号姓名指导老师完成时间 2015年 12 月 19 日双缝干涉双缝实验，著名光学实验，在1807 年，托马斯·杨总结出版了他的《自然哲 学讲义》 ，里面综合整理了他在光学方面的工作，并在里面第一次描述了双缝实 验:把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源(从一 个点发出的光源 )现在在纸后面再放一张纸，不同的是第二张纸上开了两道平 行的狭缝 从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、 暗 交替的条纹，这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹在量子力学里，双缝实验 (double-slit experiment) 是一个测试量子物体像光或电子等等的波动性质与粒子性质的实验双缝实验所需的基本仪器设置很简单 拿光的双缝实验来说， 照射相干光束于一块内部刻出两条狭缝的不透明挡板在挡板的后面，摆设了照相底片或某种侦测屏， 用来纪录通过狭缝的光波的数据从这些数据， 可以了解光束的物理性质 光束的波动性质使得通过两条狭缝的光束互相干涉， 造成了显示于侦测屏的明亮条纹和黑暗条纹，这就是双缝实验著名的干涉图案。

可是，实验者又发觉，光束总是以一颗颗粒子的形式抵达侦测屏双缝实验也可以用来检试像电子一类粒子的物理行为，虽然使用的仪器不同，都会得到类似的结果，显示出波粒二象性基本简介在量子力学里，双缝实验 (double-slit experiment)是一个测试量子物体像光或电子等等的波动性质与粒子性质的实验双缝实验所需的基本仪器设置很简单 拿光的双缝实验来说， 照射相干光束于一块内部刻出两条狭缝的不透明挡板在挡板的后面，摆设了照相底片或某种侦测屏， 用来纪录通过狭缝的光波的数据从这些数据， 可以了解光束的物理性质 光束的波动性质使得通过两条狭缝的光束互相干涉， 造成了显示于侦测屏的明亮条纹和黑暗条纹，这就是双缝实验著名的干涉图案可是，实验者又发觉，光束总是以一颗颗粒子的形式抵达侦测屏双缝实验也可以用来检试像电子一类粒子的物理行为，虽然使用的仪器不同，都会得到类似的结果，显示出波粒二象性基础理论克里斯蒂安 · 惠更斯发现了光波传播的基本原理，怎样预测光波的传播于介质光源发放出一系列的光波，就好似浮在水面上的浮标，被重复的拉起来，放下去，造成了水波的散发 他想出一种预测波前位置的方法 制造一组同尺寸的，圆心包含于一个波前的圆圈。

它们的 切线，经过联结与平滑后， 形成一条连续的曲线，这就是预测的波前位置依照这方法，可以展示出一个平面波前，或一个圆形波前，延伸的状况奥古斯丁 · 简· 菲涅耳根据惠更斯的结果，证明了光的波动特性，与光在纯介质内，以直线传播的事实，并没有任何矛盾他又照着惠更斯的想法，对于 衍射与干涉现象，给予了一个合理的，完整的论证随着量子力学的发展， 科学家 对于光的物理特性有更多的了解，在一段短暂的时间内，传播至某一表面的一束光波意味着许多光子的到达，每一个光子都有它自己的波前为了要了解在双缝实验里， 真正发生了什么状况， 我们必须知道，假若，光子是一个一个的发射出来，我们会观测到怎样的状况？1909 年，杰弗里· 英格拉姆 · 泰勒爵士做了一个关于这方面的双缝实验这实验将入射的光波强度大大减低，在每一单位时间内，平均只有一粒光子被发射出来每一个光子的波前通过两条狭缝后，这光子会显示于侦测屏障的某个位置 显示于这位置的概率，可以由通过两条狭缝后的两个概率波 ，在那位置的概率幅计算出来两个概率幅的相加，取绝对值平方， 就是概率 累积许多光子在侦测屏障的位置数据， 泰勒爵士发现， 显示于侦测屏障的干涉图案与原本的双缝实验图案相同。

物理意义双缝实验是最先由 英国科学家托马斯 · 杨设计与研究成功的 1801 年，他用 这实验来解答， 光到底是粒子还是波的问题 从这实验观测到的干涉图案给予光 的粒子观一个致命的打击 因为，经典的粒子理论无法满意地解释这实验的干涉 图案大多数的科学家从此接受了光的波动观一直到20 世纪初期，才再出现 支持粒子观的实验证据由于它可以很清楚简易 地，探讨量子力学的中心迷云，双缝实验与它的 各种变异，成为了许多理论物理家宠爱的思想实 验 1972年 ， 理查 德· 西利 托 与 C ·威 克斯 （C.Wykes ）将双缝实验修改，使得在任何时间， 只有一条狭缝是开起的， 另外一条狭缝是关闭的这样，在任何时间，光子只能经过两条狭缝中的一条狭缝虽然如此，他们仍旧 能够成功地观测到光子的干涉图案实验结论在任何时刻， 有一个波前， 可以代表那时刻所有从光源散发出来的光波由于光波从狭缝边缘散发出来， 在侦测屏障行成的干涉图样中， 任何两个部分的距离，随着挡墙与侦测屏障的距离D 而变假若 D 增加，则也增加减小两个狭缝 a，b 之间的距离 B，会增加条纹之间的距离增加光波的波长，也会增加条纹之间的距离。

可是，狭缝的缝宽必须有足够的尺寸，能够允许某波长的光波通过否则，单缝干涉会变得很显著，因而影响到双缝实验的结果反过来说，假若，缝宽太宽（例如，一座墙上的两扇普通的窗子），则光波会直接照射过去，而观察不到干涉现象在侦测屏障上观察到的明亮的条纹，是由光波的建设性干涉造成的， 当一个波峰遇到另外一个波峰， 建设性干涉会产生 黑暗的条纹是由光波的摧毁性干涉造成的，当一个波峰遇到另外一个波谷，摧毁性干涉会产生用方程表达，当以下关系成立时，会发生建设性干涉：其中，n 是最大强度值（波峰遇到波峰，最大建设性干涉的光波强度） 的次序数（位于中央的最大强度值的次序数是n=1） ，y 是条纹与中央之间的距离（称为条纹距离）这方程只是一个近似方程的成立依赖某些先决条件的成立应用这方程与实验仪器，B 与 D 是实验参数， y可以由实验测量得知，有了这几个数值，我们就可以计算光波的波长。