Youngov poskus z dvojno režo
Poskus z dvojno režo v kvantni mehaniki je poskus, ki ga je zasnoval fizik Thomas Young. Pokazal je, da ima svetloba tako valovno naravo ali lastnost kot tudi naravo ali lastnost delca in da sta ti dve naravi neločljivi. Zato pravimo, da ima svetloba dvojnost valovanja in delcev, ne pa da je samo valovanje ali samo delec. Enako velja za elektrone in druge kvantne delce.
Reže; razdalja med zgornjimi stebrički je približno en palec.
Poskus
Ta poskus je zelo preprost. Potrebujemo le napravo z dvojno režo, kot je na sliki, nekaj, kar napravo z dvojno režo drži pri miru, in dober laser, kakršnega uporabljajo delavci za "risanje" ravnih črt pri gradnji. Laser je podprt, tako da ga je mogoče premikati le namenoma. Usmerjen je v središčno točko med obema režama z razdalje približno pol metra. Na drugi strani naprave z dvojno režo se nekaj metrov stran postavi nekaj, kot je filmsko platno ali gladka bela stena. Ko je vse skupaj fiksirano, se pokaže vzorec svetlih in temnih pasov.
Laserji lahko ob določeni količini električne energije proizvedejo enega ali več fotonov. Foton ali fotoni pridejo iz zelo majhne luknje v dobro znanem času. Hitrost svetlobe je znana, zato lahko predvidimo čas, ko se fotoni pojavijo na zaslonu. Ko se fotoni proizvajajo eden za drugim, se na zaslonu prikažejo posamezne svetlobne lise. Če bi bili fotoni valovi, bi pričakovali, da se bodo med potovanjem razširili in prelili po velikem območju zaslona, vendar se to nikoli ne zgodi. Če bi bili fotoni delci, bi pričakovali, da se bodo pojavili v dveh točkah na zaslonu, povezanih z laserjem skozi dve reži na sredini. Toda tudi to se ne zgodi.
Ko je Thomas Young izvedel ta poskus, ni imel laserja. Razumel ga je tako, da si je svetlobo predstavljal kot valovanje vode. Mislil je, da se svetlobni valovi gibljejo od vira svetlobe kot valovi, ki se širijo od kamenčka, spuščenega v ribnik, in da ko fronte valov naletijo na dvojne reže, se prvotni val prebije skozi obe reži in od takrat naprej sta dva različna valova. Enostavno je bilo ugotoviti, kako bosta dva valova medsebojno vplivala na nastanek svetlih in temnih pasov (pogosto imenovanih "robovi") na zaslonu. Rekel je, da je dokazal teorijo, da je svetloba valovanje.
Vendar so se pojavile velike težave. Svetloba se na zaslonu ni prikazovala kot valovi, ki so ga preplavljali. Svetlobo smo razumeli kot roje fotonov, ki so posamezno zadeli zaslon za zaznavanje. In zelo presenetljivo je, da je lahko posamezen foton interferiral sam s seboj, kot da bi bil en sam val, ki je ustrezal staremu opisu valovanja. V napravi z dvojno režo se je razdelil na dva valova, ki sta se nato združila na zaslonu.
Ena in ista naprava, ena odprta reža in dve odprti reži (opazujte 16 robov).
J je razdalja med robovi. J = Dλ/B "D" = razdalja. S2 do F, λ = valovna dolžina, B = razdalja od a do b
Pomen za fiziko
Poskus z dvojno režo je postal klasičen miselni eksperiment, saj je jasno pojasnil osrednje uganke kvantne mehanike.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je poskus z dvojnim režnjem?
O: Poskus z dvojnim režnjem v kvantni mehaniki je poskus, ki ga je leta 1801 prvič izvedel fizik Thomas Young. Pokazal je, da ima svetloba tako valovno kot delčno naravo in da sta ti dve naravi neločljivi.
V: Kdo je prvi izvedel poskus z dvojno režo?
O: Poskus z dvojno režo je leta 1801 prvi izvedel fizik Thomas Young.
V: Kaj pokaže poskus z dvojno režo?
O: Poskus z dvojno režo je pokazal, da ima svetloba tako valovno kot delčno naravo in da sta ti dve naravi neločljivi. Zato pravimo, da ima svetloba dvojnost valovanja in delcev, ne pa da je samo valovanje ali samo delec. Enako velja za elektrone in druge kvantne delce.
V: Ali je mogoče, da je svetloba samo valovanje ali samo delec?
O: Ne, svetloba ne more biti niti samo valovanje niti samo delec; namesto tega ima hkrati lastnosti valovanja in delca - ta pojav je znan kot dvojnost valov in delcev. To velja tudi za elektrone in druge kvantne delce.
V: Kakšno vrsto dvojnosti ima svetloba?
O: Svetloba ima tako imenovano "dvojnost valov in delcev" - kar pomeni, da ima hkrati lastnosti valov in delcev. To velja tudi za elektrone in druge kvantne delce.
V: Ali enako velja tudi za elektrone?
O: Da, enako načelo, da imajo hkrati lastnosti valovanja in delcev - znano kot "dvojnost valov in delcev" - velja tudi za elektrone in druge kvantne delce.
V: Kdaj je ta pojav postal znan kot "dvojnost valov in delcev"?
O: Dvojnost valov in delcev je postala splošno sprejeta, potem ko so poskusi Thomasa Younga leta 1801 z eksperimentom z dvojno režo pokazali, da ima svetloba hkrati lastnosti valov in delcev.
