Youngin kaksoissaljakoe | fyysikko Thomas Youngin ensimmäisenä suorittama koe
Kvanttimekaniikan kaksoissaljakoe on koe, jonka fyysikko Thomas Young suoritti ensimmäisen kerran vuonna 1801. Se osoittaa, että valolla on sekä aaltoluonne tai -ominaisuus että hiukkasluonne tai -ominaisuus ja että nämä luonteet ovat erottamattomia. Valolla sanotaan siis olevan aalto-hiukkasdualiteetti sen sijaan, että se olisi vain aalto tai vain hiukkanen. Sama pätee myös elektroneihin ja muihin kvanttihiukkasiin.
Halkiot; yläpylväiden välinen etäisyys noin yksi tuuma.
Koe
Tämän kokeen perusversio on hyvin yksinkertainen. Siihen tarvitaan vain kuvan kaltainen kaksoisrakolaite, jokin, jolla kaksoisrakolaite pidetään paikoillaan, ja hyvä laser, jollaisia työmiehet käyttävät "piirtäessään" suoria viivoja rakentaessaan. Laser on tuettu niin, että sitä voi liikuttaa vain tarkoituksella. Se kohdistetaan kahden raon väliseen keskipisteeseen noin puolen metrin etäisyydeltä. Kaksoisrakolaitteen toiselle puolelle, useiden metrien päähän, pystytetään jotain, kuten elokuvakangas tai sileä valkoinen seinä. Kun kaikki on kiinnitetty, näkyy vaaleiden ja tummien kaistojen kuvio.
Laserit voivat tuottaa yhden tai useampia fotoneja, kun niille annetaan tietty määrä sähköä. Fotoni tai fotonit tulevat ulos hyvin pienestä reiästä tunnetun ajan kuluessa. Valon nopeus tunnetaan, joten fotonien ilmestymisaika näytölle voidaan ennustaa. Kun fotoneita tuotetaan yksi kerrallaan, näytöllä näkyy yksittäisiä valopisteitä. Jos fotonit olisivat aaltoja, odottaisimme niiden leviävän matkallaan ja levittäytyvän laajalle alueelle näytöllä, mutta näin ei koskaan tapahdu. Jos fotonit olisivat hiukkasia, odottaisimme niiden näkyvän kahdessa pisteessä ruudulla, jotka ovat yhteydessä laseriin keskellä olevien kahden raon kautta. Mutta niin ei myöskään tapahdu.
Kun Thomas Young teki tämän kokeen, hänellä ei ollut laseria. Hän ymmärsi sen kuvittelemalla valon olevan kuin veden aaltoja. Hän ajatteli, että valoaallot etenivät valonlähteestä kuin aallot, jotka leviävät lammikkoon pudotetusta kivestä, ja että kun aaltorintamat osuvat kaksoisrakoihin, alkuperäinen aalto pääsee läpi kahdesta raosta ja siitä eteenpäin on kaksi eri aaltoa. Oli helppo keksiä, miten kaksi aaltoa vuorovaikuttaisi keskenään ja tuottaisi kirkkaat ja tummat kaistat (joita usein kutsutaan "hapsuiksi") näytölle. Hän sanoi todistaneensa teorian, jonka mukaan valo on aaltoja.
Mutta oli suuria ongelmia. Valo ei näkynyt näytöllä aaltoina, jotka huuhtoutuivat sen yli. Valo alettiin ymmärtää fotonien parvina, jotka osuivat yksitellen havaintoruutuun. Ja hyvin yllättäen yksittäinen fotoni saattoi interferoida itsensä kanssa ikään kuin se olisi yksittäinen aalto, joka sopi vanhaan aaltokuvaukseen. Se jakautui kahdeksi aalloksi kaksoisrakolaitteessa, ja ne yhdistyivät sitten näytöllä.
Sama laite, yksi rako auki vs. kaksi rakoa auki (Huomaa 16 hapsua).
J on harsojen välinen etäisyys. J = Dλ/B "D" = dist. S2-F, λ = aallonpituus, B = etäisyys a-b, λ = aallonpituus, B = etäisyys a-b.
Merkitys fysiikan kannalta
Kaksoisristikokeesta tuli klassinen ajatuskoe, koska se selitti selkeästi kvanttimekaniikan keskeiset arvoitukset.
Merkitys filosofialle
Kaksoisristikoe on kiinnostanut filosofeja suuresti, koska sen osoittama kvanttimekaaninen käyttäytyminen on pakottanut heidät miettimään uudelleen ajatuksiaan klassisista käsitteistä, kuten:
- "hiukkaset",
- "aallot",
- "sijainti",
- "liikkuminen paikasta toiseen" ja
- "havainnointi".
Kokemukset subatomisten hiukkasten mikromaailmasta pakottavat meidät käsittämään uudelleen joitakin tavallisimpia ajatuksiamme.[why?]
Muut verkkosivustot
- Kvanttifysiikka selittää kaksoisrajakokeen (sarjakuva elokuvasta "What the Bleep do we know?").
- Elokuva elektronien kanssa tehdystä kaksoisrakokokeesta. Näet yksittäisten elektronien osuvan kuvaruutuun, ja näet, kuinka hapsut muodostuvat ajan myötä.
Liikkuva kuva, jossa näytetään, miten yksi aaltosarja osuu kaksoisrakoon ja tuottaa kaksi aaltosarjaa, jotka interferoivat keskenään.
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mikä on kaksoishalkiokoe?
A: Kaksoisristikokeilu on kvanttimekaniikassa koe, jonka fyysikko Thomas Young suoritti ensimmäisen kerran vuonna 1801. Se osoittaa, että valolla on sekä aalto- että hiukkasluonne ja että nämä luonteet ovat erottamattomia.
Kysymys: Kuka suoritti ensimmäisenä kaksoisrakokokeen?
V: Kaksoisristikokeen suoritti ensimmäisenä fyysikko Thomas Young vuonna 1801.
K: Mitä kaksoisrakokokeella osoitetaan?
V: Kaksoislitteräkoe osoittaa, että valolla on sekä aalto- että hiukkasluonne ja että nämä luonteet ovat erottamattomia. Valon sanotaankin olevan aalto-hiukkasdualismia sen sijaan, että se olisi vain aalto tai vain hiukkanen. Sama pätee myös elektroneihin ja muihin kvanttihiukkasiin.
Kysymys: Onko mahdollista, että valo on joko pelkkä aalto tai pelkkä hiukkanen?
V: Ei, valo ei voi olla joko pelkkä aalto tai pelkkä hiukkanen, vaan sillä on samanaikaisesti sekä aalto- että hiukkasominaisuuksia - tätä ilmiötä kutsutaan aalto-hiukkasdualiteetiksi. Tämä pätee myös elektroneihin ja muihin kvanttihiukkasiin.
Kysymys: Minkälainen kaksinaisuus valolla on?
V: Valolla on niin sanottu aalto-hiukkasdualiteetti - eli sillä on samanaikaisesti sekä aaltojen että hiukkasten ominaisuuksia. Tämä pätee myös elektroneihin ja muihin kvanttihiukkasiin.
K: Koskeeko sama myös elektroneja?
V: Kyllä, sama periaate, jonka mukaan valolla on samanaikaisesti sekä aaltojen että hiukkasten ominaisuuksia - joka tunnetaan nimellä "aalto-hiukkasdualiteetti" - pätee myös elektroneihin ja muihin kvanttihiukkasiin.
K: Milloin tämä ilmiö tuli tunnetuksi nimellä "aalto-hiukkasdualismi"?
V: Aalto-hiukkasdualiteetti tuli laajalti hyväksytyksi sen jälkeen, kun Thomas Youngin vuonna 1801 tekemä kaksoissilppukoe osoitti, että valolla oli samanaikaisesti sekä aaltojen että hiukkasten ominaisuuksia.
