附录2, 广义杨氏双缝

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1、[附录2]量子力学的心脏——广义杨氏双缝实验及双态系统1目录序言一，干涉计算二，杨氏双缝实验的深邃性——电子的波粒二象性1）一个常犯的原则性的画图错误2）导致路径积分的思想3）一个两难回答的问题——每个电子怎样穿过缝的？4）一个难于进行的计算——强度分布计算5）关于“难说”的再举例与分析三，广义杨氏双缝实验之一——极化电子杨氏双缝实验1)极化电子束入射的杨氏双缝实验分析2）一般极化的杨氏双缝实验计算四，广义杨氏双缝实验之二——激发原子的杨氏双缝实验2五，广义杨氏双缝实验之三——带AB效应的杨氏双缝

2、实验1）方程求解与结果描述2）不可积相因子问题3）两种形式物理性质分析六，广义杨氏双缝实验之四——双态系统：各类“whichway”实验和各类qubit1）中子干涉量度学实验2）光学半透片3)Mach-Zehnder干涉仪、延迟选择4）各类Schrodinger猫态，Schrodinger猫佯谬解释5)作为qubit的条件，各类qubit七，分析与结论参考文献3序言Young双缝实验是量子力学中最初的、最普通的、最著名的、最奇特的实验,也是最富于量子力学味道的实验：它表面浅显易懂，其实深邃难以捉摸

3、。很难说清楚,常常容易犯错误地方；它很容易用程差办法作简易说明，但又难以精确求解Schrodinger方程，以得到强度分布；它出现在所有量子力学教材中，是众所周知的基础性实验，却又常常被人们忽略了它许多重要和必要的侧面。它是量子力学中最古老、最普通的实验，但近代却又不断出现花样翻新的新版本。对它的思索能导致路径积分的思想。由此就能理解Feynman的话：Young氏双缝实验是量子力学的心脏。它确实是理解量子力学物理本质的关键。4有关“杨氏双缝实验解释”的错误观点集成▲有人们认为：“电子不是孙悟空

4、，只能从两缝之一穿过去”。▲有人们认为：这是个两难回答的问题——回答困难。▲有人们绕过去不回答。说：“缝屏前的入射电子消失了，在缝屏后接受屏上某处电子被探测到了。”5▲有人们认为：“电子客观上是在空间某处,只是我们不知道,一旦知道了,状态就会改变。”▲有人们简单总结为：电子行为“(客观上)是确定的，但不确知。”▲有人们绕过去不回答。说：“这是个科学之外的问题。”▲有人们认为：“不必问电子是怎样穿过双缝的。因为那是哲学的东西。我们是研究物理规律的。”6▲有人们认为：“一束电子集体构成一个波束，这个波

5、束同时穿过双缝，形成干涉花样。”这实质是主张：“电子的波动性只是（！）电子集体的相干性行为，不承认单个电子有内禀的波动性质。”▲有人们认为：“电子是漂浮在波函数海面上的一艘船，它往哪走由海流引导，一旦被发现，则是这艘完整的船本身。”▲有人们认为：“说电子从两条缝同时穿过去是不对的。因为，这和电子是个局域性的东西是矛盾的。何况，从来没人看到过从两条缝同时穿过去的实验现象。”▲有人们认为：“又说电子从两条缝同时穿过去，又不能真正明白地测量发现这件事。这是违背科学精神的。”7一，干涉计算按[1]中数据，

6、缝寛0.3微米，缝长50微米，缝距1微米。电子动能50kev,接受屏距缝屏35厘米。这时电子的deBroglie波的波长为于是在缝屏上两条条纹之间的间距两缝缝宽给条纹位置造成的最大误差（影响对比度）8一，杨氏双缝实验的深邃——电子的波粒二象性1）一个常犯的原则性画图错误：漏画了电子源和双缝之间的单缝屏。这使得由源入射到双缝上的两条路径的程差不固定，从而不可能产生干涉花样。见Feynman书[1]。书中共有杨氏双缝实验图达7幅之多！物理实感。严谨学风。科学态度。一，杨氏双缝实验的深邃——电子的波粒二

7、象性1）一个常犯的原则性画图错误：漏画了电子源和双缝之间的单缝屏。这使得由源入射到双缝上的两条路径的程差不固定，从而不可能产生干涉花样。见Feynman书[1]。书中共有杨氏双缝实验图达7幅之多！物理实感。严谨学风。科学态度。二，杨氏双缝实验的深邃——电子的波粒二象性1）一个常犯的原则性画图错误：漏画了电子源和双缝之间的单缝屏。这使得由源入射到双缝上的两条路径的程差不固定，从而不可能产生干涉花样。见Feynman书[2]。书中共有杨氏双2）导致路径积分的思想93）一个两难回答、但必须回答的问题——

8、单个电子是怎样穿过双缝的？就单个电子、单个中子来说，这是对它路径上的“whichslit、whichway”问题。答案五花八门。Feynman:Icansavelysaythatnobodyunderstandsquantummechanics。正确说法：从两缝同时过去。两条路径两个态的相干叠加。这是单个电子的自身干涉。10微观粒子的行为有时”像”宏观的波、有时又“像”宏观的粒子；其实它们本性既非宏观的波也非宏观的粒子。采用宏观语言作不确切地形容：波粒二象性（苏州西园济公）。不同于