本文作者： 廖先碧， iao传奇文章 ian-bi
　　第15卷第1期v01．15o．1四川职业技术学院学报ournalofichuanocationalandechnicalollege2005年2月eb．2005廖先碧(四川职业技术学院，四川遂宁629000)摘要：本文根据杨氏双缝实验观测到的现象，从波的角度和粒子的角度，运用概率知识，分析讨论了光的波粒二象性．关键词：波粒二象性：概率：幅度中图分类号：633．7文献标识码：文章编号：1672—2094(2005)01-0127-02光具有波粒二象性．关于这个问题，在历史上曾经经历过曲折的认识过程．以牛顿为代表的一批物理学家主张光的微粒论，认为光是一束弹性粒子流以惠更斯为代表的一批物理学家主张光的波动论，认为光是一种波．十九世纪初期，杨氏双缝干涉实验成功地用波动理论解释了干涉现象，传奇证明了光的波动性的存在．十九世纪和二十世纪之交，爱因斯坦由光电效应和康普顿效应提出了光子说，认为光是由基本单元即光子所组成的粒子流．本文根据双缝实验的现象从理论上谈谈光的波粒二象性．在双缝实验中，用一束单色光(激光)通过双窄缝射到后游戏PK面的屏幕上去，先堵住一条缝，光通过打开的那条缝后就被散开来(光强度不强时，所见的类点状分布)，而不是屏幕上显现一条有严格区域的线，这是缝隙边缘的影响使光子运动发生偏折，偏折角不同则概率不同，这样得到了所观察到的亮度分布．当另一条缝也打开时，可发现屏幕上得到明暗相问的条纹，原先开一条缝时，屏上光子多的地方，而现在变暗了，这似乎不能用粒子性来解释．当光通过双缝时，显现出波动性．我们通常也是从这个角度解释的：当从一条缝隙来的一部分光和从另一条缝隙来的光“同相”时(两部分光的波峰同时发生，波谷也同时发生)，则它们互相加强但是如果它们刚好“反相”(tg就是一部分光的波峰重叠到另一部分光的波谷上)，则它们互相抵消．在双缝实验中，只要屏幕上到两缝隙的距离之差为波长的整数倍的地方，则波峰和波谷同时发生，因而是亮的如果距离差刚好是半波长的奇数倍的地方，则波峰就重叠到波谷上去，该处就是暗的．如果n个光子从光源射到屏幕上点，这n个光子通过上缝a的概率为(s，a)，通过下缝的概率为(s，b)．我们在屏幕上选取特定的一点，光子通过上缝a打到点的概率为瓴h)，光子通过下缝b打到点的概率为，h)．当然，到达屏幕上点的光子的总数不可能大于或等于n．如果只有上缝a是打开的，则光子从光源通过缝a打到屏幕上点的概率应为：(s，a)仇h)．同样，如果只有下缝b是打开的，则光子从光源通过缝b打到屏幕上点的概率应为：(s，b)(b，h)．如果两条缝都打开，则光子从光源通过缝a打到屏幕上点的概率仍为(，a)(a，h)，就象只有上缝a打开的那样．而从光源通过缝b打到屏幕上点的概率仍为该游戏对于这真行(s，b)(b，h)．所以，光子从光源到屏幕上点的总概率(s，h)为两者之和(s，h)=-(s，a)h)+(s，b)(b，h)．但是，我们看到的是明暗相间的条纹，而不是只开一条缝时亮点分布区域的亮度的二倍，因而，除了考虑光的粒子性还要考虑光的波动性．我们用的是激光光源，单色性很好，具有固定的波长和频率．激光从光源到上缝a时的幅度(s，a)，从上缝到达屏幕上点的幅度为瓴h)，两者相乘得到从通过上缝a到达点的幅度：w=(s，a)瓴h)．类似地，光子从下缝b到达收稿日期：2004—06-17作者简介：廖先最新传奇碧(1972一)，女，四川职业技术学院电子工程系，助理实验师。-127·廖先碧点的幅度：z=(s，b)(b，h)．我们得到光子通过双缝到达点的总幅度为+=(s，a)他h)+(s，b)(b，h)．幅度z和幅度都可表示为复数，那么就有l、Ⅳ+z12=1w12+zl2f十21wllzcos．其中为z和之间的相位差．如果o=l，则w=z，1w+z12=2w12=41w12．这是在屏幕上最亮的点．如果cos0=--1，贝01w+z12=o，这是屏幕上的暗点．这里，我们考虑屏幕上总的照度，最亮的点为只有一条缝打开时的4倍，而不是2倍．我们把光源光强增大时，可以测得这个结果．综上所述，光的波粒二象性不是光有时像粒子，有时像波动那样的行为．光既具有波动性，又具有粒子性，相辅相成．在有些情况下，光突出地显示出其波动性，而在另一些情况下，则突出显示出其粒子性．在双缝实验中只有一条缝打开时的类点状分布，表现出来粒子性，一束光子的波动性的自身干涉相消并不是不存在．同样，双缝同时打开，所见到的干涉现象是光显现出波动性，但光的粒子性也不是不存在，只是看我们是从哪个角度进行分析了．参考文献：l梁绍朵，刘昌年，盛正华．光学咖．北京：高等教育出版社，1994．2张三慧．量子物理川．北京：清华大学出版社，2000．1l～12．lementaryntroductiontoave-articleualityofightfromyoungnterferenceiaoian-bi(ichuanocationalandechnicalollege，uining，629000)bstract：asedonthephenomenaobservedfromyong'sinterferencexperiment,thewave—particledualityoflightisdiscussedandexaminedbyusingprobabilityknowledgeandrespectivelyfromwaveandparticleangles．eywords：wave·articleualityofightrobabilityextent·128·责任编辑：周志君。
　　本文《由双缝干涉实验浅谈光的波粒二象性》 --- 作者： 廖先碧， iao ian-bi

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