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双缝干涉 · 单光子累积

一颗一颗打光子。波长 550 nm、缝距 0.20 mm、屏距 1 m 时,条纹间距约 2.8 mm。

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波长 λ 决定条纹间距 550 nm
缝距 d Δx = λL/d 0.20 mm
缝宽 a 决定单缝包络 0.020 mm
屏距 L 1.00 m

改动波长/缝距/缝宽/屏距会清空累积。不同分布混在一起没有意义,这也是诚实显示。

为什么会出现条纹?什么时候模型失效?

为什么会不同

单颗 vs 累积:每个光子的落点都不可预测。这不是模拟缺陷,是量子测量的物理内容。 但「不可预测」不等于「无规律」:两条路径的概率幅相加,相对相位 Δφ = ΔS/ħ 决定相长或相消,条纹是该分布被大量采样后的样子。 条纹是否清晰还取决于两条路径是否保持相干,以及实验是否留下可区分的路径信息。

关掉一条缝:条纹(cos² 因子)立刻消失,只剩单缝衍射的宽包络(sinc²)。 条纹来自双缝干涉,包络来自单缝衍射,两者独立可拆。这把「干涉」和「衍射」还原成两个不同的物理来源。

判据边界:整体作用量 S/ħ 可用于判断某些经典近似, 但它并非干涉条纹的通用开关。本页直接相关的是路径间的作用量差、相干长度、环境退相干与路径可区分性。 双缝结果排除了简单的经典确定路径图景,但不裁决所有量子诠释是否允许谈论轨迹。

调缝距 d:条纹间距 Δx = λL/d。缝距越大条纹越密。调波长 λ 则整体按比例缩放。 页面检测带底部的虚线导轨标出了 ±Δx、±2Δx 的位置,帮你把公式和画面钉在一起。

什么时候还够用

远场(L ≫ d²/λ)、单色光时够用。凑近缝(近场)需要菲涅耳衍射积分;极小缝宽的真实缝边缘偏差也会进来。见下方限制。

模型假设、验证与限制

模型假设

    验证与限制

      完整模型规范(方程、单位、基准、参考):验证说明页 →