雙縫幹涉原理

200年前，科學家發現了雙縫幹涉現象，以光的波動原理對此進行了解釋，開啟了光學的波動學說研究。也就是說光的雙縫幹涉現象是作為光是波的有力證據之一而聞名于世的，後來，随着設備技術的進一步前進，人們能更理想的做雙縫幹涉實驗了。比如，人們能做到一個光子（單個光子）的發射，而不再是之前的很多光子同時發射了。

之前的多光子同時穿過縫隙的試驗，其實如果進行時間的細分，可以想象出，在極短的時間範圍内，一般也是單個光子穿過縫隙，而很難是同時穿過縫隙的。光速如此之快，3億個光子，在我們感覺的一瞬間，比如0.01秒，光速可以移動3千千米，這3億個光子分布在3千千米的尺度内，假如這些光子在同一條直線上，平均間隔一厘米，這對于可見光的光子來說，一厘米是很大的距離，是光子波長的很多倍了。光子之間幾乎就不會有什麼相互作用或影響了，所謂的光子幹涉也就子虛烏有了。

經過單個光子的多次發射，竟然還能得到同樣的雙縫幹涉圖紋，這确實太神奇了。這為量子力學的發展提供了廣闊的想象空間，這其實也毫無疑問的顯示，之前的從光的波動角度進行光的雙縫幹涉解釋沒有道理，隻是歪打正着而已。

一個光子怎麼會幹涉呢？如此簡單的疑問，人們也不願意去想，隻是從深奧的量子力學得到一個光子能同時分身從兩個縫隙中穿過，然後再産生幹涉。不幸的是，實驗的進一步發展讓人們進一步目瞪口呆，雙峰幹涉實驗中，在發射光子之前，封閉一個縫隙，隻留單縫，然後兩個縫隙循環着封閉，竟然也能得到同樣的雙縫幹涉圖紋。這已經再明顯不過了，從光的波動學說解釋雙縫幹涉現象，完全是歪打正着。而實際的内涵不是如此的。但是，人們已經習慣了，被深奧的量子力學吓住了，再也不敢胡思亂想了。在如此明顯的事實面前，依然不改初衷。

如果我們能了解光子的微觀結構，也許就容易理解雙縫幹涉原理了。光子是由變化的磁場和變化的電場構成，光子的電場和磁場是相互轉換的，任一瞬間，光子要麼是一個電場，要麼是一個磁場，或者同一瞬間光子既有磁場又有電場。雙縫幹涉其實就是從垂直于雙縫中間連線區域發射的光子，以一定的較小傾斜角度來到縫隙中，光子與縫隙邊緣的物質相碰，被改變了前進方向，最終在後面的屏幕上呈現出類似于幹涉條紋的光線圖紋。

因此，我們可以判斷，長時間的堵住雙縫中的一個，隻用一個縫隙實驗，也可以得到類似雙縫幹涉的圖案。或者說，堵住其中的一個縫隙，得到一個圖案後。後面的屏幕換成新的，再堵住另一個縫隙，打開之前被堵住的縫隙，得到一個圖案，這兩個圖案合并後，應該也是完整的雙縫幹涉圖案。

單縫幹涉實驗之所以與雙縫幹涉實驗圖案有區别，無非是單縫幹涉實驗的光源是正對着唯一的縫隙，大部分光子可以不被碰撞而穿過縫隙，隻有少部分光子才與縫隙兩邊的物質碰撞，被改變方向，從而體現出幹涉條紋。單縫幹涉實驗也是證明光是波的理由之一，實際上，單縫幹涉實驗也可以單個發射光子，長時間，發射多個光子後，應該也可以得到同樣的單縫幹涉條紋。

雙縫幹涉的光源應該在兩個縫隙的中間連線上，都不是正對着縫隙的，這導緻通過縫隙的光線與縫隙邊緣碰撞的幾率大增。結果就是雙縫幹涉圖案了。因此，如果留出縫隙的擋闆做的特别薄，擋闆厚度明顯小于光的波長，光子與擋闆的縫隙邊緣物質碰撞的概率就會下降許多，雙縫幹涉的圖案也許就會有所改變。

光線照向前面的闆子，闆子在屏幕上可以呈現一個影子，為何在影子邊緣沒有出現類似的幹涉條紋呢？原因很簡單，闆子的邊緣部分雖然也可以與光子碰撞，光子依然會被改變方向，隻是這些被改變方向的光子射向了明亮的地方，而影子裡面并沒有這些碰撞而改變方向的光子，人們自然是在影子邊緣看不到這些碰撞的光子圖案的。

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