波粒二象性与交缠态.PPT

波粒二象性 光的粒子性 (1) 光电效应 (2)康普顿效应 电子的波动性 德布洛意波 1924 de Broglie 电子在晶体上的衍射 1927 Davisson Germer, Thomson 电子的双缝干涉实验 思想实验(gedanken experiment)(1)子弹双缝实验   概率 P12(x)=P1(x)+P2(x) 两缝同时开放时的强度 I12 = A1(x)2 + A2(x)2 +2 A1(x) A2(x) cos [j1(x) +j2(x) ] (3)电子双缝实验 单个电子的落点似乎是随机的； 大量电子长时间的平均有确定的概率分布： P12(x) ≠ P1(x) + P2(x) 有干涉条纹 1976年Merli等人的实验结果 P.G.Merli, G.F.Missiroli, G.Pozzi, Am.J.Phys., 44 (1976), 306. 追踪电子！ (R.Feynman) 设法不干扰电子 (1)减弱光源 电子漏网 (2)降低频率 衍射斑重叠 哪条路探测器 (which-way detector): 探知粒子路径与干涉条纹互补、互斥。 波粒二象性 (wave-particle duality)： 微观客体的波动性与粒子性互补、互斥。玻尔(N.Bohr) 互补性原理 (Complementarity Principle): “ 量子效应具有同样真实、但相互排斥的性质。”海森伯 (W.K.Heisenberg) 不确定性原理(Uncertainty Principle): 观测对微观客体带来不可避免的动量、能量干扰。 ———γ显微镜思想实验（此说法不对！） “观测创造现实” ——量子诡异性 (quantum weirdness) 1947年丹麦女皇授予玻尔“宝象勋章”，玻尔亲自设计了以中国阴阳图为图案的族徽，铭文是 contraria sunt complementa (互斥即互补) 延迟选择实验 T.Hellmuth，H.Walther. A.Zajonc, W.Schleich,  Phys.Rev.A35(1987), 2532.  Delayed-choice experiments in quantum interference. 干涉仪 激光脉冲 宽度 150 ps 重复频率 81 MHz 每个脉冲里的 平均光子数 0.2个 光子通过仪器的时间 24 ns 脉冲间隔 D1、D2探测到的光子数 与φ有关 ————干涉 哪条路探测器(WWD): Pockers盒(PC盒), 使线偏振面转90° 经Glan棱镜 反射到 探测器 D3中。 PC盒不激活时， 偏振面不转， 光子径直穿过 Glan棱镜，射到 反射镜M上。 故PC盒激活时, 光子 的概率分布为 D3——N/2， D1和D2——各N/4，分布与相位无关。 实验中， (1)正常模式(+) (PC盒不激活, 即WWD关闭) (2)延迟模式(?) (PC盒激活, 光子通过BS1后 5 ns 关闭, 即WWD延迟关闭) 交替使用， 结果相同。 相位变化由温度变化 导致光纤折射率变化引起。 D1 D2 符合 量子力学 预 期, 否定了 粒子图象。 D1 D