第四节、概率波第四节、概率波 电子双缝干射电子双缝干射 1) 用足够强的电子束进行双缝干射用足够强的电子束进行双缝干射 —— 出现了明暗相间的干射条纹，体现电子的波动性出现了明暗相间的干射条纹，体现电子的波动性—— 干射条纹掩饰了电子的粒子性干射条纹掩饰了电子的粒子性 未能体现电子在空间分布的概率性质未能体现电子在空间分布的概率性质 —— 得到的结果与光的双缝干射结果一样得到的结果与光的双缝干射结果一样 2) 用非常弱的电子束进行双缝干射用非常弱的电子束进行双缝干射 —— 单个电子的运动方向是完全不确定的单个电子的运动方向是完全不确定的__具有概率分布具有概率分布 一定条件下，电子运动方向的概率具有确定的规律一定条件下，电子运动方向的概率具有确定的规律 —— 开始电子打在屏幕上的位置是任意的开始电子打在屏幕上的位置是任意的 随着时间推移，电子具有稳定的分布随着时间推移，电子具有稳定的分布 出现清晰衍射条纹和强电子束在短时间形成的一样出现清晰衍射条纹和强电子束在短时间形成的一样 物质波不是经典波物质波不是经典波 —— 经典的波是介质中质元共同振动的形成的经典的波是介质中质元共同振动的形成的 双缝衍射中体现为无论电子强度多么弱双缝衍射中体现为无论电子强度多么弱 屏幕上出现的是强弱连续分布的衍射条纹屏幕上出现的是强弱连续分布的衍射条纹—— 实际上在电子强度弱的情形中实际上在电子强度弱的情形中 电子在屏幕上的分布是随机的，完全不确定的电子在屏幕上的分布是随机的，完全不确定的 微观粒子不是经典粒子微观粒子不是经典粒子—— 经典粒子双缝衍射经典粒子双缝衍射—— 子弹可以看作是经典粒子子弹可以看作是经典粒子 假想用机关枪扫射双缝假想用机关枪扫射双缝A和和B，，屏幕屏幕C收集子弹数目收集子弹数目 1) 将狭缝将狭缝B挡住挡住—— 子弹通过子弹通过A在屏幕在屏幕C上有一定的分布上有一定的分布 —— 类似于单缝衍射的中央主极大类似于单缝衍射的中央主极大P1 —— 子弹落在中央主极大范围的概率分布子弹落在中央主极大范围的概率分布 2) 将狭缝将狭缝A 挡住挡住—— 子弹通过狭缝子弹通过狭缝B在屏幕在屏幕C上有一定的分布上有一定的分布 —— 类似于单缝衍射的中央主极大类似于单缝衍射的中央主极大P2 —— 子弹落在中央主极大范围的概率分布子弹落在中央主极大范围的概率分布 3) A和和B狭缝同时打开狭缝同时打开—— 子弹是经典粒子子弹是经典粒子 原来通过原来通过A狭缝的子弹狭缝的子弹 —— 还是通过还是通过A 原来通过原来通过B狭缝的子弹狭缝的子弹 —— 还是通过还是通过B屏幕屏幕C上子弹的概率分布上子弹的概率分布不因两个狭缝同时打开不因两个狭缝同时打开每颗子弹会有新的选择！每颗子弹会有新的选择！ —— 电子双缝衍射电子双缝衍射—— 电子枪发射出的电子，在屏幕电子枪发射出的电子，在屏幕P上观察电子数目上观察电子数目1) 将狭缝将狭缝B挡住挡住—— 电子通过狭缝电子通过狭缝A 在屏幕在屏幕C有一定分布有一定分布—— 类似于单缝衍射类似于单缝衍射 的中央主极大的中央主极大 2) 将狭缝将狭缝A挡住挡住—— 电子通过狭缝电子通过狭缝B在屏幕在屏幕C上有一定的分布上有一定的分布 类似于单缝衍射的中央主极大类似于单缝衍射的中央主极大 3））A和和B狭缝同时打开狭缝同时打开—— 如果如果电子是经典粒子电子是经典粒子 原来通过原来通过A狭缝的电子狭缝的电子 —— 还是通过还是通过A 原来通过原来通过B狭缝的电子狭缝的电子 —— 还是通过还是通过B屏幕上电子的概率分布屏幕上电子的概率分布 屏幕屏幕C —— 实际观察到类似光的双缝衍射条纹实际观察到类似光的双缝衍射条纹屏幕屏幕C上电子的概率分布上电子的概率分布—— 只开一个狭缝和同时开两个狭缝只开一个狭缝和同时开两个狭缝 电子运动的方向具有随机性电子运动的方向具有随机性 —— A和和B狭缝同时开时狭缝同时开时 电子似乎电子似乎“知道知道” 两个狭缝都打开！两个狭缝都打开！ 双缝和屏幕之间 —— 到底发生了什么？屏幕上电子的分布屏幕上电子的分布 —— 有了新的概率分布有了新的概率分布电子电子 —— 不是经典粒子不是经典粒子 光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定I 大大 光子出现概率大光子出现概率大I小小 光子出现概率小光子出现概率小统一于统一于概率波概率波理论理论单单缝缝衍衍射射光子在某处出现的概率和该处光振幅的平光子在某处出现的概率和该处光振幅的平方成正比方成正比 。