【星环5期】【连载】LIDER谈量子力学(其二):电子监视实验

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原作者:liminf+limsup=∮me【LIDER】
后期:硅基【幻科联】
小A:
"大家好呀,又是好久不见了,俺寻思这更新速度还是太低了,虽然说很难提上去吧,但我们已经在内容与格式上做了一些的改革,希望大家可以多多提出宝贵的批评与建议,谢谢大家。”

监视电子:
小A:
“这一次我们继续为大家请来了“LIDER谈量子力学”系列的作者,同时也是LIDER组织的代表人“liminf+limsup=∮me”(简称L大大)大大继续给大家带来这一个量子力学有关的科普系列,希望大家喜欢!”
L大大:
“同学们好久不见,甚是想念,今天闲话不多说,开始讲课。”
“今天我们来做一个小小的理想实验:
在前述的电子仪器中我们加上一个点光源。(其他条件不变)放置在墙的后面,且在两个小孔之间,我们知道,电荷会散射光,这样当电子通过某一路径来到检测器时,无论如何它都会散射光,这样我们就达到了监视电子路径的目的。

现在让我们仿照上一回的实验发射垂直动量为0的电子,观测电子然后统计通过小孔一以及小孔二的概率。我们所看到的情况是:
我们要么在小孔一或者小孔二处看见闪光,且每一次都不会同时在小孔一或者二处出现闪光。
由此我们可以得出结论:
在监视电子时,电子只能选择任意一个孔通过,即概率是而不会像上回的实验那样电子之间会像波一样发生干涉致使电子到达的概率像波一样的分布。
那么为什么在这个实验中干涉项消失了呢?
原因就是设置于此的点光源。点光源发出的光子干扰了电子。
那么有同学就会想到:我们可以调节光的强度或者频率来使得光子对电子的干扰达到最小且能监视电子吗?
虽然说能这么想很好,但是现实是残酷的,答案是不能。
因为如若将光子频率调小,那么光子所具有的能量将不足以干扰电子。但事实上在使用频率小的光子时,意味者其波长也大,这样我们所看到的电子路径只是模糊的一片。那强度调低呢?这就作为课后作业留给大家去思考一下……
通过上述实验,我们可以得出结论:
假如电子没有被监视,那么我们就会得到干涉项,而且光子散射所引起的效应足以抹掉干涉效应……
在我们的实验中,我们发现不可能安排适当的光使得既可以监视电子又可以使得电子不受光的干扰。
海森伯指出:“只有认为我们的实验能力有某种前所未知的基本极限才能使当时发现的新的自然界的定律协调一致。”他提出了作为普遍原理的不确定原理。
下一回我们将讨论海森伯不确定原理……
最后我们总结一下量子力学的第一原理 【做笔记部分】:
1在理想实验中事件的概率由一个复数;的绝对值的平方给出称为概率福 P=概率辐 =概率辐
2当一个事件可以按几种不同的方式发生时,该事件的概率福等于各种方式分别考虑的概率福之和
3如果完成一个实验,此实验能够确定实际上发生的是哪一种方式的话,这该事件的发生的概率等于按各个不同方式发生的概率之和 。
”那么今天的课就上到这里,同学们下次再见!“
【雷鸣般的掌声】
(未完待续)

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