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什么是光？关于光学又有什么？（双缝实验验证）

什么是光？关于光学又有什么？（双缝实验验证）

2025-02-21 03:22:05阅读量：9 字体：大中小

牛顿是光学的鼻祖，他在17世纪建立了经典力学，认为光是由许多微小粒子组成的粒子流，即“光的粒子学说”，成功地解释了光的折射、反射等现象。一百多年来，粒子理论一直被视为光的正统理论。直到1807年，英国科学家托马斯·杨才发现了光的双缝干涉实验，证明光是波而不是粒子，因为干涉是波的特性。此后，光的波动理论逐渐取代粒子理论而成为正统。

  100多年后，光的波动论遇到了一些无法解释的现象，如黑体辐射、光电效应等，随后普朗克、爱因斯坦等人，再次将光的粒子论推上科学舞台。随着量子力学的发展，科学家们提出了光的波粒二色性。伟大的物理学家费曼曾说过：“双缝干涉是量子力学的核心实验，其中蕴含着量子力学最深奥的奥秘。”在经典力学的波动论中，双缝干涉是对光波的解释，并没有什么神秘之处；
  一束单色光穿过狭窄的单缝，然后再次穿过双缝，在双缝后面的屏幕上产生干涉条纹；这个实验的奥妙在于，如果我们将光子一个一个地射出，也能得到干涉条纹，即使我们用光子交换电子，甚至分子，也能得到干涉条纹。从粒子的角度来看，通过单缝后，粒子再次通过双缝时只有两种选择，屏幕上应该得到两条亮条纹；但事实是得到了多条明暗干涉条纹，说明本次实验中单个粒子可以对自身产生干扰。
  换句话说，单个粒子不是通过一个狭缝，而是同时通过两个狭缝；你没听错，一个粒子同时通过了两个狭缝，就好像一个粒子被一分为二后通过了双狭缝，然后干涉形成一个粒子，落到屏幕上。这个实验的奥秘还在于，一旦我们试图探测粒子穿过了哪个狭缝，比如在双缝中增加一个探测器，干涉条纹就会立即消失，就好像粒子知道你在观察它一样。