双缝实验

在现代物理学中，双缝实验证明了光和物质都可以表现出经典定义的波和粒子的特性； 此外，它展示了量子力学现象的基本概率性质。  当时人们认为光是由波或粒子组成的。 大约一百年后，随着现代物理学的兴起，人们意识到光实际上可以表现出波和粒子的行为特征。

该实验属于双路径实验的一般类别，其中一个波被分成两个独立的波，然后组合成一个波。 两个波的路径长度的变化导致相移，从而产生干涉图案。

在这个实验的基本版本中，相干光源（例如激光束）照亮一个被两条平行狭缝刺穿的板，然后在板后面的屏幕上观察到穿过狭缝的光。 光的波动性导致穿过两个狭缝的光波发生干涉，在屏幕上产生亮带和暗带——如果光由经典粒子组成，则不会出现这种结果。 然而，光总是被发现在屏幕上的离散点被吸收，作为单个粒子（而不是波）； 干涉图案通过这些粒子在屏幕上的不同密度而出现。 此外，在狭缝处包括检测器的实验版本发现，每个检测到的光子都通过一个狭缝（就像经典粒子那样），而不是通过两个狭缝（就像波一样）。 然而，此类实验表明，如果检测到粒子穿过哪个狭缝，则粒子不会形成干涉图样。 这些结果证明了波粒二象性的原理。

其他原子级实体，如电子，被发现在向双缝发射时表现出相同的行为。 此外，观察到对单个离散影响的检测本质上是概率性的，这使用经典力学是无法解释的。

这个实验可以用比电子和光子大得多的实体来完成，尽管随着尺寸的增加它变得更加困难。 已进行双缝实验的xxx实体是分子，每个分子包含 2000 个原子。

双缝实验（及其变体）因其清晰地表达了量子力学的核心难题而成为经典。

如果光完全由普通或经典粒子组成，并且这些粒子通过狭缝沿直线射出并撞击另一侧的屏幕，我们会期望看到与狭缝的大小和形状相对应的图案。 然而，当实际进行这个单缝实验时，屏幕上的图案是光散开的衍射图案。 狭缝越小，扩散角越大。

图像的顶部显示了当红色激光照射狭缝时形成的图案的中心部分，如果仔细观察，还有两条微弱的边带。 使用更高度精细的设备可以看到更多的波段。 衍射将图案解释为来自狭缝的光波干涉的结果。

如果一个人照亮两条平行的狭缝，来自两条狭缝的光再次发生干涉。 这里的干涉是一种更明显的图案，具有一系列交替的明暗带。 谱带的宽度是照明光频率的特性。