光子的双缝干涉实验:只有单个光子才能产生所谓的干涉现象

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#量子力学

本文探讨了光子在杨氏双缝实验中的干涉现象，指出只有单个光子能产生干涉，两个光子不会产生干涉。实验显示，当光子路径不确定时，干涉现象出现；路径确定时，干涉消失。水波双缝干涉无法解释光波干涉的独特性质。

只有单个光子才能产生所谓的干涉现象

写在最前面

这篇文章只讨论一个我总结出来的重要结论:
只有单个光子才能产生所谓的干涉现象! 两个光子不会产生干涉!
如果你认为光是波, 那么来自两个源的光波, 不会发生干涉!
我认为用水波双缝干涉去解释光波双缝干涉是错的, 这完全是两个东西, 一个在天上, 一个在地下, 差别之大

杨氏双缝实验

最近我很好奇买来了很多量子力学相关仪器来研究量子力学
所谓的量子力学都还是一个不成熟的理论, 所以我根本不想看太多量子力学相关的文献
因为你们都还不懂, 我还何必看你们的文章, 只有自己眼睛看到的, 脑袋想到的才是有价值的

我买了个双缝
买了两个红激光头
把激光头的光束射向双缝, 幕布上会出现干涉条纹
如果把两个激光头平行放置, 一个射向左边的缝, 一个射向右边的缝, 则不会出现干涉现象
如果换成水波, 两个振动源各通过一个缝, 会出现干涉现象
所以用水波解释光波干涉, 是瞎扯淡, 无稽之谈

在光子的双缝干涉实验里面, 如果让一个不确定路径的光子通过双缝, 会出现干涉现象
如果一个光子的路径确定, 则不会出现干涉现象
如果让两个确定路径的光子同时通过双缝, 也不会出现干涉现象
这是水波能解释的吗? 水波完全不能解释!
所有的干涉现象都是由单个光子产生的, 不是两个光子间的相互作用而产生的

双缝干涉数据折线平滑1.0
MaYuHuaw的博客
09-02 370
""" 微博光学特性-双缝干涉数据的拟合、平滑1.0 马玉华 2019.8.31 1.0功能：从Excel中读取数组，插值做平滑曲线 """ import pandas import numpy import matplotlib.pyplot from scipy import interpolate #pandas读取Excel文件 data_array = pandas.read_e...
杨氏双缝干涉实验与薛定谔的猫
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12-19 1万+
几点说明： 转载务必写明出处，否则视为侵权，本作品采用知识共享署名 4.0 国际许可协议进行许可 以下所有非引用文字，皆由作者原创 以下所有图片均来自维基百科 以下所有维基百科的链接全部默认为英文，想要阅读中文条目的朋友可以在维基百科界面点击切换到对应的中文条目。 本文简要介绍双缝干涉实验与薛定谔猫悖论的关系。 懒得看废话的，直接跳到传统杨氏双缝干涉实验一节 这是一个程序员的简书空间。然而...
关于光的干涉——双缝实验的一点理解，看完你自己也可以做出这个实验来了。
ztvzbj的博客
03-31 3597
记得好多年前就知道双缝实验了，还有双缝实验的各种诡异的现象，真的很想自己亲手做一下这个伟大的实验。几年前做过，实验失败了，最后啥也没有看到。前几天又想到了这件事，心里耿耿于怀，总觉得要把他做成功。看了一些文章，看了一些视频，终于明白了以前的实验为什么会失败： 1.双缝——实际上是靠的很近很近的两条很细很细的缝，多少近？两条缝之间的距离不足1mm，多少细？每条缝是用刀片刮出来了，大概零点几mm，我以前一直觉得是只要在纸上剪两条缝就可以，与实际上的双缝大小尺寸相差了十万八千里。 在锡箔纸上用刀片刮出来的缝，我
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Carifee的博客
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物理光学-2.光的干涉1.光波的相干叠加 1.光波的相干叠加 一般来说，光波服从线性叠加原理：当两列或多列光波同时存在时，在它们的交叠区域内每点的光振动，是各列光波单独在该点所产生的光振动的合成。但是产生非线性效应的时候，线性叠加原理不成立。 光波可能会发生非相干叠加，光强不重新分布；也可能会发生相干叠加，导致光强在空间重新分布。 光波发生相干叠加的条件是： 频率相同。 存在相互平行的振动分量。 具有恒定的初相差。 三个条件缺一不可。 干涉加强减弱条件： ...
量子干涉
weixin_35755640的博客
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量子干涉是量子力学中的一种现象，指两个或更多的量子态在干涉过程中相互影响，导致最终测量结果与预期不同。 在量子干涉实验中，通常会使用两个或两个以上的光子或原子来模拟量子干涉现象。例如，在光子的量子干涉实验中，会使用两条光线通过干涉仪进行干涉，当两条光线的波动相位相差180度时，干涉线会消失。但是，如果在一个光子检测器前加上一个屏幕，那么光子就会在屏幕上形成一个图案，这就是量子干涉的现象。 量子干涉...
概率波和杨氏双缝干涉
Tomcat的专栏
03-08 1306
比如光子，如果没有任何动量的情况下，其出现概率分布式平均的，也就是在任何地方出现的概率是一致的。因为其有了动量，所以对其出现概率分布进行了影响。 杨氏双缝干涉实验，在有观察的情况下会出现干涉条纹消失。对于干涉实验这个事件，是双缝影响到了光子的出现概率分布，从而导致了干涉条纹。在缝隙观察光子，虽然会影响到光子的出现概率分布导致干涉条纹消失，但我认为只要对观察行为进行改造，就有办法让光子再次以干涉条纹...
在双缝衍射实验中_双缝干涉实验带来了因果律的大崩塌
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python模拟杨氏双缝干涉实验，GUI界面化
qq_45485087的博客
09-28 1806
为了实现GUI，需要使用tkinter库。使用Tkinter创建一个GUI窗口，其中包括用于输入值的输入字段、一个计算按钮和两个用于显示干涉条纹强度和图案的子图。另外设置calculate_intensity函数执行计算并相应地更新图，在每次点击calculate的时候都会运行这个函数，从而实现每一次都创建新的画布和图形。
干涉条纹数目与什么有关_变化的引力场促使光子形成明暗相间的条纹
weixin_39621456的博客
12-08 1267
关于光的本质问题，历史上主要有牛顿的“微粒说”和惠更斯的“波动说”两种观点，虽然都能解释一些光学现象但并不能解释所有的光学现象，在双缝干涉实验基础上发展起来的物理波理论和量子力学，至今也无法圆满解释电子双缝干涉实验和延迟选择实验。现在人们普遍认为解释光电效应就要用光的粒子理论，解释干涉衍射现象就要用到波动理论，两者的关系是九龙治水各管一段，光的微粒模型解释不了干涉衍射现象，波动理论也不能解释光电效...
光的波列，如何理解波列。为什么不同波列之间不会干涉？
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先从波列的基本概念开始。波列应该是指光波中的一个有限长度的波动，也就是光子作为波包的形式存在。比如，普通的光源如白炽灯，每个原子发光的持续时间很短，大约在纳秒量级，所以每个波列的长度大约是米量级（光速乘以时间）。而激光的相干时间更长，波列也更长，所以激光的相干性更好。那为什么不同波列之间不会发生干涉呢？可能的原因是因为它们的相位没有固定的关系。比如说，不同波列来自不同的原子发光事件，每个原子在发光时的初始相位是随机的，彼此之间没有关联。当这些波列相遇时，
大学物理实验-杨氏双缝干涉实验
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实验过程中，我们注意到干涉条纹的位置、间距与波长之间的关系，以及光源与接收CCD的调节对观察效果的影响。干涉条纹的颜色和清晰度：由于白炽灯包含多种波长的光，所产生的干涉条纹将是彩色的，每种颜色对应不同波长的光。（3）将多功能片放入扩散镜和CCD之间，靠近靠近扩束镜，多功能片选三组双缝中的中间（a=0.06，d=0.25）缝，调节多功能片为主，适当配合调节扩束镜等，使CCD上能看到清晰条纹。操作不当：实验操作的不精确，如光路调整不够细致，或者对实验步骤的理解不正确，可能导致无法观察到正确的干涉图样。
杨氏双缝干涉matlab仿真
11-23
杨氏双缝干涉matlab仿真，工程光学，matlab核心代码与GUI文件，注释全面，亲测可用，本人用于工程光学作业
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杨氏young's双缝干涉代码（含动画）
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参考二：双缝干涉进（变）化（态）史
水木清华
05-16 1343
这是量子相关的双缝干涉实验（传媒版），其中带有博眼球风格的描述，目的是让更多的人知道量子物理。 双缝干涉进（变）化（态）史 1807年，天才托马斯·杨（Thomas Young）以自己聪明才智，挑战主宰物理学100多年的巨人牛顿，他设计了双缝干涉实验证明光是一种波，而推翻牛顿的光的粒子说（参见：双缝干涉与波长测量）； 1905年，自学成才的爱因斯坦（Albert Einstein）的光电效应定律又挺了牛顿一把，证明光是粒子；直到1924年，德布罗意（Louis Victor Duc de Brogli
双缝干涉实验
qiuziqiqi的博客
06-09 5365
简单来讲，观察行为是 发射电子反推光子状态，本质上也是量子行为，所以观测行为会导致观测结果不同，与人类是否有观察的意识无关。 双缝干涉实验所显示出来的结果是20世纪科学家集体遭遇的一次“灵异事件”，在这个简单的实验中微观世界的基本本质，叠加态、不确定性、观察者效应展现的淋漓尽致。 而这三个现象有是如此的烧脑、违反直觉、毁人三观，所以我们常说双缝干涉实验的结果让人觉得后背发凉，有那么一点“恐怖”的感觉。 我们人类作为一个宏观世界的一部分，在量子力学出现之前我们的科学认知都是建立在现实的确..
杨氏双缝干涉实验
m0_52472089的博客
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杨氏双缝干涉实验 一、实验目的 1.观察杨氏双缝干涉现象并找出产生双缝干涉的条件和规律； 2.了解和掌握有关杨氏双缝干涉的公式； 3.掌握利用杨氏双缝干涉装置测量光源的波长。 二、实验仪器 1.He-Ne激光器 1个 2.凸透镜（f=50mm） 1个 3.二维调整架 2个 4.单面可调狭缝
单光子源原理及实验测量分析
最新发布
SIMINICS的博客
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单光子源原理及实验测量分析
双缝干涉的宏观展示
柳鲲鹏
02-09 836
　　说起双缝干涉实验，那实在是太让人惊奇。为什么？现象就在于自干涉，一个粒子怎么跟自己进行发生干涉？看到一个视频，说是粒子实际上是在波上运行，从宏观上可以看到类似的现象。有兴趣的朋友可以看看： https://www.bilibili.com/video/av9501393?from=search&seid=9854071733904903175 ...
qmsolve单光子双缝干涉
04-26
<think>好的，我现在需要帮助用户实现使用QMSolve模拟单光子双缝干涉实验。首先，我得确认用户的需求是什么。用户提到他们想了解或实现这个模拟，所以可能需要具体的步骤指导和代码示例。同时，用户引用了几个关于双缝实验的文献，特别是量子力学中的波粒二象性和单光子的行为，所以需要确保回答中涵盖这些方面。 首先，我需要回忆一下QMSolve是什么工具。QMSolve是一个用于解决量子力学问题的Python库，通常用于模拟薛定谔方程的演化，可视化波函数等。用户可能已经安装了Python环境，但可能需要指导如何安装QMSolve。因此，第一步应该是确认安装步骤，并确保用户的环境配置正确。 接下来，模拟单光子双缝干涉需要考虑量子力学的波函数传播。双缝实验的关键在于波函数通过双缝后产生干涉，但当进行测量时（比如探测光子通过哪个缝），干涉图样会消失。用户的问题中提到单光子情况，所以需要处理的是单个粒子的波函数演化，而非大量粒子统计的结果。 我需要构建一个双缝势垒的模型。在QMSolve中，这可以通过定义势函数来实现。双缝通常由两个狭缝组成，势能在狭缝处为零，其他地方为高势垒。可能需要使用矩形函数来定义两个狭缝的位置。 然后，设置初始波函数。单光子可以用高斯波包来近似，调整其位置和动量，使其朝双缝运动。需要确保波包的宽度足够窄，以模拟粒子性，同时动量确定，以便波函数传播到双缝。 接下来是时间演化。使用QMSolve的薛定谔方程求解器进行模拟，设置适当的时间步长和总时长，确保波函数能够穿过双缝并在屏幕上形成干涉图样。 最后，结果的可视化是关键。需要绘制波函数的概率密度分布，显示干涉条纹。同时，可能需要比较有无测量时的区别，但根据引用[4]，当在缝处安装探测器时，干涉消失，这可能需要额外的代码来处理测量导致的波函数坍缩，但QMSolve是否支持测量模拟呢？如果QMSolve没有直接支持，可能需要用投影算符来模拟测量后的波函数，并重新演化。 此外，用户提供的引用中有提到使用Matlab进行模拟，但用户希望用QMSolve，所以需要确保代码示例正确使用该库。还要注意用户可能需要解释代码的关键部分，比如势函数的定义、波包的参数设置，以及如何解读结果。 可能需要检查QMSolve的文档，确认其功能和API是否有变化，特别是Hamiltonian的构建和时间演化部分。如果有不确定的地方，可能需要建议用户查阅官方文档或示例。 总结步骤： 1. 安装QMSolve和依赖项。 2. 导入必要的库。 3. 定义双缝势函数。 4. 初始化高斯波包。 5. 配置求解器参数并进行时间演化。 6. 可视化结果，比较有无测量的情况。 7. 解释结果与量子力学原理的关系，如波粒二象性、测量效应。 需要确保代码示例正确无误，并且注释清晰。同时，回答中的解释要联系用户提供的引用内容，特别是关于干涉条纹的产生和测量导致的变化。可能还需要提醒用户，单光子的干涉是量子力学中的核心概念，如引用[4]所述，即使单个光子也会产生干涉，但测量会破坏这种干涉。 最后，生成相关问题，引导用户深入理解模拟的原理、参数调整的影响以及量子力学的基础概念。</think>以下是如何使用QMSolve模拟单光子双缝干涉实验的详细指南，结合量子力学原理和代码实现： ### 一、QMSolve环境准备 1. 安装依赖库： ```bash pip install qmsolve numpy matplotlib scipy ``` 2. QMSolve是基于薛定谔方程的开源量子系统模拟器，专为势场中波函数演化设计[^3] ### 二、关键代码实现 ```python from qmsolve import Hamiltonian, SingleParticle, init_visualization import numpy as np # 定义双缝势函数 (单位：原子单位制) def double_slit_potential(x, y, z): V = 100.0 * np.exp(- (x**2)/0.2 ) # 基础势垒 # 添加双缝开口 (缝宽0.2，间距1.0) slit_mask = np.where( (abs(y) > 0.6) | (abs(y) < 0.4), 0.0, 1.0 ) return V * slit_mask # 构建系统 H = Hamiltonian(particles=SingleParticle(), potential=double_slit_potential, spatial_dim=2, N=512, extent=10.0) # 设置高斯波包初始条件 (模拟单光子) initial_wavefunction = H.get_initial_wavefunction(packet="gaussian", sigma_x=0.1, sigma_y=0.1, p0=[2.0, 0.0]) # 初始动量朝x轴正方向 # 时间演化计算 result = H.solve(initial_wavefunction, dt=0.01, total_time=5.0, store_steps=500) # 可视化干涉图样 visualization = init_visualization(result) visualization.animate2D(unit=1e-3, save_animation=False, plot_type='probability_density') ``` ### 三、关键参数说明 | 参数 | 物理意义 | 设置依据 | |---------------|-----------------------------|----------------------------| | `sigma_x=0.1` | 波包空间局域性 | 保证粒子性特征[^4] | | `p0=[2.0,0]` | 初始动量方向 | 确保波包向双缝运动 | | `extent=10.0` | 模拟空间范围(10×10原子单位) | 覆盖双缝到屏幕的距离 | | `N=512` | 网格分辨率 | 平衡精度与计算效率 | ### 四、现象解释 1. **无测量时的干涉条纹**：波函数同时通过双缝产生自我干涉，符合$|\psi_1 + \psi_2|^2$的概率分布[^1] $$ I(x) = |\psi_1(x)|^2 + |\psi_2(x)|^2 + 2\text{Re}[\psi_1^*(x)\psi_2(x)] $$ 2. **添加测量时的坍缩**：若在缝处添加位置测量，波函数坍缩为$\psi_1$或$\psi_2$，干涉项消失 ### 五、实验验证建议 1. 修改`double_slit_potential`函数： ```python # 关闭其中一条缝观察变化 slit_mask = np.where( abs(y) < 0.4, 1.0, 0.0 ) # 仅保留左缝 ``` 2. 调整波包动量`p0`值观察衍射角度变化
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