Youngo dvigubo plyšio eksperimentas
Dvigubo plyšio eksperimentas kvantinėje mechanikoje yra fiziko Thomo Youngo sukurtas eksperimentas. Jis parodė, kad šviesa turi ir banginę, ir dalelinę prigimtį, ir kad šios prigimtys yra neatskiriamos. Todėl sakoma, kad šviesa pasižymi bangų ir dalelių dualumu, o ne yra tik banga arba tik dalelė. Tas pats pasakytina apie elektronus ir kitas kvantines daleles.
Įpjovos; atstumas tarp viršutinių stulpelių maždaug vienas colis.
Eksperimentas
Šis eksperimentas labai paprastas. Reikia tik dvigubo plyšio prietaiso, panašaus į pavaizduotąjį paveikslėlyje, kažko, kad dvigubo plyšio prietaisas nejudėtų, ir gero lazerio, pavyzdžiui, tokio, kokį darbininkai naudoja tiesioms linijoms "braižyti" statydami. Lazeris laikomas ant atramos, todėl jį galima judinti tik specialiai. Jis nukreipiamas į centrinį tašką tarp dviejų plyšių iš maždaug pusės metro atstumo. Kitoje dvigubo plyšio prietaiso pusėje už kelių metrų pastatomas kažkas panašaus į kino ekraną arba lygią baltą sieną. Kai viskas fiksuojama, matomas šviesių ir tamsių juostų raštas.
Lazeriai gali sukurti vieną ar daugiau fotonų, kai jiems suteikiamas tam tikras elektros energijos kiekis. Fotonas ar fotonai per gerai žinomą laiką išeina iš labai mažos skylutės. Šviesos greitis yra žinomas, todėl laiką, per kurį fotonai pasirodys ekrane, galima numatyti. Kai fotonai gaminami po vieną, ekrane pasirodo atskiros šviesos dėmės. Jei fotonai būtų bangos, tuomet galėtume tikėtis, kad keliaudami jie pasiskirstys ir nusidrieks per didelį ekrano plotą, tačiau taip niekada neatsitinka. Jei fotonai būtų dalelės, tuomet tikėtumesi, kad jie pasirodys dviejuose ekrano taškuose, sujungtuose su lazeriu per du viduryje esančius plyšius. Tačiau taip neatsitinka.
Kai Thomas Youngas atliko šį eksperimentą, jis neturėjo lazerio. Jis tai suprato įsivaizduodamas, kad šviesa yra tarsi vandens bangos. Jis manė, kad šviesos bangos sklinda nuo šviesos šaltinio kaip bangos, sklindančios nuo akmenuko, įmesto į tvenkinį, o kai bangų frontai atsitrenkia į dvigubus plyšius, pradinė banga prasiskverbia pro abu plyšius, ir nuo to laiko yra dvi skirtingos bangos. Buvo nesunku suprasti, kaip dvi bangos sąveikauja tarpusavyje, kad ekrane susidarytų šviesios ir tamsios juostos (dažnai vadinamos "pakraščiais"). Jis sakė, kad įrodė teoriją, jog šviesa yra bangos.
Tačiau kilo didelių problemų. Šviesa ekrane nesimatė kaip jį plaunančios bangos. Šviesa buvo suprantama kaip fotonų, kurie pavieniui patenka į aptikimo ekraną, būriai. Ir, labai keista, vienas fotonas galėjo interferuoti pats su savimi, tarsi tai būtų viena banga, atitinkanti senąjį bangų aprašymą. Dvigubo plyšio įrenginyje jis skyrėsi į dvi bangas, kurios susijungė ekrane.
Tas pats prietaisas, vienas atviras plyšys ir du atviri plyšiai (atkreipkite dėmesį į 16 pakraščių).
J - atstumas tarp pakraščių. J = Dλ/B "D" = dist. S2 iki F, λ = bangos ilgis, B = atstumas nuo a iki b
Reikšmė fizikai
Dvigubo plyšio eksperimentas tapo klasikiniu minties eksperimentu, nes aiškiai paaiškino pagrindinius kvantinės mechanikos galvosūkius.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra dvigubo plyšio eksperimentas?
A: Dvigubo plyšio eksperimentas kvantinėje mechanikoje yra eksperimentas, kurį 1801 m. pirmą kartą atliko fizikas Tomas Youngas. Jis parodė, kad šviesa turi ir banginę, ir dalelinę prigimtį ir kad šios prigimtys yra neatskiriamos.
K: Kas pirmasis atliko dvigubo plyšio eksperimentą?
A: Dvigubo plyšio eksperimentą 1801 m. pirmasis atliko fizikas Tomas Jangas.
K: Ką rodo dvigubo plyšio eksperimentas?
A: Dvigubo plyšio eksperimentas rodo, kad šviesa yra ir bangos, ir dalelės, ir kad šios prigimtys yra neatskiriamos. Todėl sakoma, kad šviesa turi bangos ir dalelės dualumą, o ne yra tik banga arba tik dalelė. Tas pats pasakytina ir apie elektronus bei kitas kvantines daleles.
Klausimas: Ar įmanoma, kad šviesa būtų arba tik banga, arba tik dalelė?
Atsakymas: Ne, šviesa negali būti nei tik banga, nei tik dalelė; atvirkščiai, ji vienu metu turi ir bangos, ir dalelės savybes - šis reiškinys vadinamas bangų ir dalelių dualumu. Tai taikoma ir elektronams bei kitoms kvantinėms dalelėms.
Klausimas: Kokio tipo dualumu pasižymi šviesa?
A: Šviesa pasižymi vadinamuoju bangų ir dalelių dualumu, t. y. ji vienu metu turi ir bangų, ir dalelių savybių. Tai taip pat būdinga elektronams ir kitoms kvantinėms dalelėms.
K: Ar tas pats galioja ir elektronams?
Atsakymas: Taip, tas pats principas, kad elektronai vienu metu turi ir bangų, ir dalelių savybes, t. y. vadinamasis bangų ir dalelių dualumas, taikomas ir elektronams bei kitoms kvantinėms dalelėms.
K: Kada šis reiškinys tapo žinomas kaip "bangų ir dalelių dualumas"?
A: Bangų ir dalelių dvilypumas tapo plačiai pripažintas po to, kai 1801 m. Tomas Youngas, atlikęs dvigubo plyšio eksperimentą, parodė, kad šviesa vienu metu turi ir bangų, ir dalelių savybes.
