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电子的双源双缝干涉可以防止退相干
[楼主] 作者:akunkeji  发表时间:2011/03/24 15:05
点击:2906次

 此帖可能很冒昧,欢迎讨论。

我们知道,在电子的双缝干涉实验中,如果想探测电子到底通过了哪条缝隙时,干涉图样就会消失。这就是所谓的波函数的“坍缩”或“退相干”效应。

采用双源双缝干涉应该可以防止退相干

电子的双源双缝干涉实验>

双源,指的是有两个粒子源,比如两个独立的电子枪。
实验装置说明:
在两个缝隙前分别放置两个相同的电子枪,电子枪收到控制信号后就发射一个电子,至于哪个电子枪要发射电子,取决于随机控制信号的方向(1或2)。理论依据1  通常,波的双缝干涉是使用一个波源,然后通过双缝分为两个具有相干性的子波源实现干涉。 而粒子的双缝干涉则不需要使用同一个粒子源,可以用两个独立的粒子源;2  通过对随机信号的检测完全可以确定电子发自于哪个缝隙,从而避免了对电子直接探测而导致的退相干效应。
 
(电子枪发射的电子也可能会被反弹而不通过缝隙,不过概率不高。)
这是我的一个思想实验,有条件的朋友不妨实际操作一下。
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 [2楼]  作者:杨发成  发表时间: 2011/03/24 17:58 

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[楼主]  [3楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/24 18:23 

是的,枪1与枪2的发射不会同时,因为两个控制信号互斥,不能同时出现。
可能会出现单枪连发,连发次数不会太多,否则就只能产生衍射图样,而没有干涉条纹了。
 [4楼]  作者:__hegel  发表时间: 2011/03/25 00:14 

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[楼主]  [5楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/25 08:24 

对【4楼】说:

在双源双缝实验中要注意双缝和双枪之间的一个挡板,你可能是说它挡不住电子的叠加态吧。那么我改进了一下,把两个电子枪装到并排的两个箱子中,两箱子右侧开缝形成双缝。谢谢提醒!(图片已更新)

[楼主]  [6楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/25 15:04 

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 [7楼]  作者:__hegel  发表时间: 2011/03/25 16:07 

你的这个实验方法与以往的方法不同,

以往的方法是在缝与接受器之间确定电子通过了哪条缝

你的这个实验方法应当做一下

※※※※※※
孔德之容,唯道是从。
[楼主]  [8楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/25 20:09 

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 [9楼]  作者:__hegel  发表时间: 2011/03/25 20:18 

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 [10楼]  作者:liangjz  发表时间: 2011/03/25 22:55 

楼主的思想实验有很多值得商榷的地方,什么是干涉?发生干涉应具备的条件是什么?两个独立的电子枪是相干的吗?按照楼主的设计似乎从电子枪发出的电子是在不同的时刻达到屏幕上,干涉怎么可能发生?
[楼主]  [11楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/26 08:36 

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[楼主]  [12楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/26 09:21 

对【9楼】说:
按目前的路径积分、量子叠加态、多重宇宙等学说来推断本实验,都会得到你说的这个结论。
但是我并不赞同那些学说,我相信它是能够形成干涉条纹的,因此,这个实验并非仅仅是避免退相干这么简单,一旦实验成功就意味着推翻目前的主流思想。

量子物理学理论目前很不完备,之所以出现各种学派,就是因为没有找到大家公认的诠释,各种学说都只是假说。
“假说”,是因无法真正了解客观现实而迫不得已才产生的,本身就牵强附会,具有不确定性,如果我们再以“假说”为依据反推未知的客观现实,则更加不确定。

[楼主]  [13楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/26 09:57 

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 [14楼]  作者:liangjz  发表时间: 2011/03/26 11:03 

实话实说,你对什么是干涉都没搞明白,讨论起来会很费劲的.
 [15楼]  作者:杨发成  发表时间: 2011/03/26 16:17 

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[楼主]  [16楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/26 17:04 

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 [17楼]  作者:__hegel  发表时间: 2011/03/26 17:22 

这个实验有干涉,电子通过缝之后就会按几率波分布,有缝所以有衍射,费曼的情况是确认电子后没有再通过缝所以没有衍射

※※※※※※
孔德之容,唯道是从。
[楼主]  [18楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/27 09:23 

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 [19楼]  作者:hudemi  发表时间: 2011/03/27 19:06 

好贴,支持楼主的探索与实验。

如果楼主有条件,建议做一下单孔衍射实验,保持其它所有条件不变,只让小孔材料不同(尽可能选取两种分子、原子半径差异大的材料),看衍射图形有何变化(主要看明暗间隔大小的变化情况)。

 [20楼]  作者:silin007  发表时间: 2011/03/28 07:25 

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 [21楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/03/28 12:31 

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[楼主]  [22楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/28 22:18 

电子枪是一个电子枪系统,它有自己的内部控制器,作用是确保每次收到随机控制器的信号时只发射一个电子。随机控制器信号正脉冲的上升沿触发电子枪1的内部控制器,负脉冲的下降沿触发电子枪2的内部控制器,随机控制信号脉冲宽度多少不起作用(边沿触发)。
根据德布罗意公式λ= h/(mv),只要两个电子枪发射的电子速度相同,则电子的物质波长就相同也就是频率相同。
单电子的干涉实验证明,在时间上离散的电子间仍然可以发生干涉。
 [23楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/03/29 14:52 

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[楼主]  [24楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/29 16:03 

目前,量子力学对电子干涉的“正统诠释”是概率波理论(哥本哈根学派),单个电子在屏幕上的落点虽然是无法预测的,但电子们在屏上的落点服从概率分布P(x)(指电子在屏幕x点出现的概率)。而这个概率分布又取决于电子的物质波ψ(x,y,z,t),ψ称为波函数,波函数模的平方|ψ|^2是波强度,概率波在屏幕上波强度就是电子概率密度P。
屏上概率高的位置电子出现的机会多,形成亮纹,概率低的位置电子出现的机会少,形成暗纹。
不过,这些理论现在只能描述现象,无法解释本质。
 [25楼]  作者:__hegel  发表时间: 2011/03/29 17:53 

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 [26楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/03/30 11:10 

这仍然不同于传统的波动,有相互叠加而增强,也有相互抵消。
这样理解会出现下面的问题,一个电子枪,一条单缝是否也有概率波的明暗条纹?如果有,与双缝条纹有什么不同?如果没有则恐怕不能称之为概率波。


[楼主]  [27楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/03/30 13:51 

是不同于传统的波动。所以说不能完全以传统波的思路来分析量子世界里的概率波。

在单缝的情况下,电子会出现衍射的,如果缝隙合适也会有清晰的衍射条纹。



当只打开缝隙1时,电子落点符合衍射概率分布P1(单缝衍射图样);
当只打开缝隙2时,电子落点符合衍射概率分布P2(单缝衍射图样);
但是,当同时打开双缝时,总概率P12≠P1+P2,不是两个单缝衍射图样(概率)的简单叠加,
而是:P12=P1+P2+干涉项(=|ψ1+ψ2|^2=|ψ1|^2+|ψ2|^2+ψ1*ψ2+ψ1ψ2*)(双缝干涉图样)。

干涉项的存在屏幕上表现为双缝干涉图样。


 

 [28楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/03/31 22:17 

不知道两个电子枪发射的电子是不是能产生干涉?有没有这样的实验?
据我所知,两个激光器产生的激光是不能产生干涉的。只有一个激光器发出的激光,分成两束才产生干涉。
[楼主]  [29楼]  作者:akunkeji  发表时间: 2011/04/01 11:36 

其实,波的双缝干涉实验中也可以用双波源替代两个缝隙后的子波源(只要波长相等,相位差稳定)。光也是如此,并有成功实验。
杨氏双缝实验之所以将光一分为二,就是为了创造相干性好的两个波源来发生干涉。
 [30楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/04/01 12:30 

对【29楼】说:
成功实验哪里有介绍?

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