- 1、本文档共11页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
单光子的干涉
单光子的干涉
摘要:量子干涉可以是粒子跟自己干涉,跟粒子之间的相互作用无关。 关于这一条有一个著名的单光子干涉实验,在光子的双缝干涉实验中,把光子通量调到很低,使得光子在其相干时间内,最多只可能有一个光子通过双缝。这种情况下虽然单个光子只可能在屏幕上显示一个点,但不同时刻(在时间上不相干)通过双缝的很多光子却可以在屏幕上形成双缝干涉图象。 量子干涉必须在存在路径不确定性的情况下才有可能发生,当关于路径确定的信息原则上有可能被人获知时,干涉就会消失。 著名的惠勒延迟选择实验(Wheelers delayed choice experiment)就是关于这一条的事例。 既然说光子,它的粒子性就起主导作用,也就是说光子是“局限在空间各点的”(爱因斯坦)。那么这种在空间中定域的微粒怎么样能够既在一支分光束里面,又同时在相隔一段宏观距离之外的另一支分光束里面的问题,以及一颗光子微粒怎么样可以在双缝衍射装置里同时穿越两条相隔一段宏观距离的狭缝的类似问题,将永远说不清楚。 这是因为,在空间传播过程中,光子概念是不适用的! 巴仑泰指出:“严格说来,不是光子在干涉,既不是它们自己在干涉也不是它们之间发生干涉,而是在电磁场中出现干涉图样。”“要记得电场和磁场以及相应的量子力学算符(而不是光子的位置和动量)才是理论的基本变量。光子仅仅作为派生的量,即场的一种元激发进入理论。”不应当“仅仅把场看作是粒子流”,“不可能用一种光子气体去代替电磁场”。
内容:
(1)引言自打我学量子力学以来,有件事就一直没弄明白:所谓“光子自己和自己干涉”究竟是怎么一回事? 凡是学过光学的人都知道,光线打到一对双缝时,只要两缝间隔不太远,就会出现干涉条纹。如果我们把光强减弱,使光源发出的光不是一束光波,而是一个个光子,让光子一个个地发射,在前一个光子打在屏上之后,再让后一个光子发出,那么这少量光子将在屏上形成随机分布的图案。随着光子的增多,屏上逐渐显示出与光子束即光波的情形相同的干涉条纹来。读了关洪的《原子论的历史与现状》,书中“电磁场的各种量子状态”一节的叙述,让我彻底明白了其中的奥秘……
(2)研究内容
1 量子物理的发展量子概念是 1900 年普朗克首先提出的,距今已有一百多年的历史.其间,经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力,到 20 世纪 30 年代,就建立了一套完整的量子力学理论.荷兰物理学家、天文学家、数学家克里斯蒂安·惠更斯(Christian Huygens,1629-1695)是与牛顿同一时代的科学家。惠更斯发展了光的波动学说,在1678年给巴黎科学院的信和1690年发表的《光论》一书中都阐述了他的光波动原理,即惠更斯原理.他认为每个发光体的微粒把脉冲传给邻近一种弥漫媒质(“以太”)微粒,每个受激微粒都变成一个球形子波的中心.他从弹性碰撞理论出发,认为这样一群微粒虽然本身并不前进,但能同时传播向四面八方行进的脉冲,因而光束彼此交叉而不相互影响,并在此基础上用作图法解释了光的反射、折射等现象。惠更斯提出了光波面在媒体中传播的惠更斯原理,打破了当时流行的光的微粒学说。牛顿的“微粒说”与惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论,并由此而产生激烈的争议和探讨,科学家们就光是波动还是微粒这一问题展开了一场旷日持久的拉锯战。因牛顿在学术界的权威和盛名,“微粒说”一直占据着主导地位。英国物理学家托马斯·杨(Thomas Young,1773-1829)对牛顿的光学理论产生了怀疑。杨氏在1800年写成的论文《关于光和声的实验和问题》中,把光和声进行类比,因为二者在重叠后都有加强或减弱的现象,他认为光是在以太流中传播的弹性振动,并指出光是以纵波形式传播的。他同时指出光的不同颜色和声的不同频率是相似的。在经过百年的沉默之后,波动学说终于重新发出了它的呐喊;光学界沉闷的空气再度活跃起来。 1801年,杨氏进行了著名的杨氏双缝干涉实验。实验所使用的白屏上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象,从而证明了光是一种波。杨氏在英国皇家学会的《哲学会刊》上发表论文,首次提出了光的干涉的概念和光的干涉定律。1803年,杨氏在《物理光学的实验和计算》论文中根据光的干涉定律对光的衍射现象作了进一步的解释。他认为衍射是由直射光束与反射光束干涉形成的,虽然这种解释不完全正确,但在波动学说的发展史上有着重要意义。 杨氏的理论激起了牛顿学派对光学研究的兴趣。1808年,法国著名的天文学家和数学家拉普拉斯(Pierre Simon de Laplace,1749-1827)用微粒说分析了光的双折射线现象,批驳了杨氏的波动说。 180
文档评论(0)