Doble rendija experimento: la Diferencia entre la observación de fotones de ruta de acceso y el patrón de interferencia?

Question

Esto es algo que ha confundido a mí cada vez que he leído acerca de la doble rendija experimento.

Cuando la doble rendija experimento se lleva a cabo, entiendo que el modelo resultante para el secuencialmente despedido fotones serán un patrón de interferencia, a menos que la ruta de acceso del fotón es observado o medido, en cuyo caso el patrón resultante será el de una partícula es decir, como disparar pequeñas canicas a través de.

¿Por qué no de la observación del patrón de conteo como una observación de los fotones' caminos?

Edit: Wow, qué gran respuesta. Gracias a todos ustedes que se tomaron el tiempo para contribuir a una respuesta, es ciertamente apreciado.

Lo que me ha quitado de esto es que el patrón producido en la pantalla es una observación de la interacción que hace que el fotón 'localizar' como es la observación de los fotones a medida que pasa a través de las rendijas.

La diferenciación es uno de cronología - la observación o de la inferencia de exactamente qué rendija el fotón pasa a través de las causas de los fotones para localizar antes de pasar a través y por lo que se comporta como una partícula. Observando el fotón después de pasar a través de las rendijas de una manera que no revela qué rendija que pasa a través de, se localiza el electrón de acuerdo a la función de onda completa con la interferencia causada por las rendijas.

La diferencia clave es el momento en que el fotón es observado / interactuado con y, por tanto, localizar, ya sea lo suficientemente cerca de las ranuras para revelar qué rendija que pasa a través de, o lo suficientemente lejos que sigue siendo incierto. Las primeras se producen los dos patrones de barra, el segundo, el patrón de interferencia.

Answer 1

El fotón en el tránsito entre la fuente de luz y la pantalla está descrito por una función de onda. Específicamente, la función de onda describe un fotón que es deslocalizados, es decir que no tiene un lugar bien definido. Debido a que la función de onda es deslocalizados abarca las dos rendijas, que es por eso que decimos que el fotón pasa por las dos rendijas.

Cada vez que usted interactúa con esta función de onda cambia, y por lo general va a cambiar de tal manera como para localizar. Esto es debido a la interacción que ocurre en un punto, y el resultado es localizar el fotón en ese punto.

Ahora, cuando el fotón interactúa con la pantalla de que esto ocurre en un punto, y, de hecho, la interacción que se crea un punto en la película fotográfica/CCD/lo que sea, en el punto donde la interacción que pasó. No podemos decir por adelantado, donde la interacción se produzca, sólo que la probabilidad de que suceda es dada por la función de onda. De tal manera que cualquier fotón interactúa en un punto, pero cuando tomamos muchos fotones los puntos en los que interactúan con la pantalla son distribuidas de acuerdo a la función de onda y juntos construir el patrón de interferencia.

Sin embargo, si usted interactúa con los fotones antes de que éste haya alcanzado las rendijas, a continuación, su interacción se localiza la función de onda por lo que el fotón no puede ir a través de dos rendijas. Debido a que el wavefuntion inmediatamente antes de las rendijas ha cambiado, el efecto de las ranuras que tiene en el wavefuntion cambios y por lo tanto también lo hace el patrón final en la pantalla en el otro lado de las ranuras.

Answer 2

¿Por qué no de la observación del patrón de conteo como una observación de los fotones' caminos?

Como dice Juan, un fotón da un hit. Si uno piensa en un clásico de la bola lanzada en dos ranuras de la rendija de tamaño del orden de magnitud del tamaño de la pelota, las bolas lanzadas apuntando perpendicular a las ranuras de ubicación, uno podría obtener éxitos en una pantalla de dos tipos:

1) una bola pasa a través de una de las dos ranuras rectas en

2) el balón roza el lado de la hendidura se está pasando de forma simétrica, la dispersión en un ángulo, y, finalmente, las pelotas de hacer dos blos como una imagen de las mismas.

El efecto sería dos individuales difundir notas con ningún patrón de interferencia, sino una región de solapamiento entre ellos. Selección de un individuo golpe de una pelota en la pantalla en los bordes se puede seguir la pista de la bola más cercana a la de la rendija, pero los golpes individuales en el medio podría venir de cualquiera de hendidura; por supuesto, todo esto dependiendo de la geometría exacta.

Mira este individuo electrones ( golpes individuales de los fotones son más difíciles experimento) golpear la pantalla:

Nota la aleatoriedad del patrón. La extrapolación de los puntos en la pantalla a los dos aberturas, ya sea de hendidura podría ser el origen, no puede haber una única pista de identificación al menos un detector(he.e interacción como explica Juan) interviene cerca de las aberturas después de que la partícula pasa a través de, y esto iba a cambiar la función de onda.

Echa un vistazo a este experimento que clarifica cómo las interacciones cambian las probabilidades de la trayectoria de la partícula.

Answer 3

Utilice el piloto de onda metáfora

El piloto de onda de la imagen es la mejor manera de que alguien (no físico) comprender la doble rendija experimento, como un típico de la dispersión de fotones experimento. Usted puede ver el patrón de la construcción (en @annav la respuesta) imaginando que cada fotón puede ir su camino de ida como de las partículas, después de un poco (armónico-aleatoria) de oscilación en la rendija.

Ver esta buena 2-d-movie para completar la ilustración, o más teórica detalles o referencias en Wikipedia Piloto de onda artículo.

Esta idea me parece tan natural y simple, para resolver la onda-partícula dilema en un claro y de manera ordinaria, que es un gran misterio para mí, que era por lo general ignorado

(Bell, J. S. 1987)

Nosotros no necesitamos decir "el fotón pasa por las dos rendijas": es una elección personal, metáfora de lo que te gusta, lo que la metáfora tiene más sentido para usted. Bell prefieres la onda-piloto de la imagen, @JohnRennie prefieres que la corriente principal de la vista.

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Así,

¿Por qué no de la observación del patrón de conteo como una observación de los fotones' caminos?

La pregunta es inconplete, no es un univeral "por Qué", es contextual:

1. "¿Por qué, en la corriente principal de la opinión, no de la observación ...": la corriente principal de la respuesta es difícil de aceptar para los no-físico.

2. "¿Por qué, en la onda-piloto de vista, no de la observación ...": tal vez no es una pregunta, porque, intuitivamente, la observación del patrón de conteo como una observación de los fotones' caminos... En este punto de vista es tan natural y sencillo, como dijo Bell.

Hay dos puntos de vista, donde la intuición cambios. Sólo intuiciones, porque no hay mensurables evidencia de uno o de otro punto de vista. Somos libres de hacer nuestras opciones: una opción hace que el inefable más decible.

Answer 4

Moviendo la observación de la pantalla tan cerca como sea posible a los cortes, uno va a observar los electrones como partículas y nunca como la onda de las distribuciones. La explicación de que los electrones interferir en sí mismo es una interpretación, basada en la distribución de intensidad en la observación de la pantalla. Esta interpretación es salvo por el hecho de que cualquiera de medición de la posición de los electrones alterar su patrón de intensidad en la pantalla. Así que nunca las olas se observaron directa.

Mi explicación es otra. La superficie de los electrones de un borde, así como de una hendidura o de una doble rendija, forma junto con la entrada de electrones así como con un fotón de un campo común. Este campo es cuantificada y lo que vemos en la pantalla es el campo cuantizado. Esta interpretación me parece más natural. Se explica la distribución de la intensidad de las partículas individuales detrás de un solo filo, así como detrás de la doble ranuras.

Ver esta pregunta demasiado.

Answer 5

¿Por qué no de la observación del patrón de conteo como una observación de los fotones' caminos?

Eso es porque, conociendo la posición de un punto en la pantalla no permite decir que raja el fotón pasa a través.

Si, por ejemplo, utiliza una película en color y poner filtros en las ranuras, por lo que tendrías un punto rojo cuando el fotón fue a través de una rendija y un punto verde si pasó por el otro, que iba a contar como una observación, y el patrón de interferencia desaparecería.