单光子双缝干涉原理

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单光子双缝实验诱导运动电子对衍射杂谈 |
分类: 自然机制与物理模型 |
(摘自《系统相对论》第二版第二章1.3.2节)
在单光子双缝实验中,实验装置的两缝间隔为微米级,如图2-2所示。由于间隔的截面尺度极小,在间隔的临界场(参见图3-13)中作无规则运动的自由电子,具有围绕间隔做圆周运动的分量。这些自由电子相互诱导运动,最终它们都围绕间隔作同向的圆周运动。这种规则的运动导致自由电子间相互耦合形成电子对和电子链,详见第六章2.3节。于是,在间隔周围形成电流磁场。
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在间隔上电流磁场的诱导作用下,缝的另一侧上产生一个自由电子形成的协变电场,这两个场统称缝隙场。单光子在通过任意一条缝时,在缝隙场的作用下发生偏向运动,即物理学上的衍射。
在间隔上做圆周运动的自由电子具有一个稳定转动周期T1=nτ0(n为整数,τ0为某个时间单位),光源发出的光子也具有固定的周期T2=mτ0(m为整数),那么,光源和双缝构成的系统也存在一个周期T≤n×mτ0(未考虑入射单光子的随机路径)。
如上所述,间隔时间T的两个光子受到缝隙场的作用相同,光子与缝隙场的作用共分x=T/T2≤n种情况,即光子与缝隙场的作用共有x种类型。因此通过缝后光子具有x个运动方向,形成x条亮纹。实验显示的亮纹是将两缝亮纹重叠而成,当然这需要精细调制。
当任意一个缝被挡住,间隔也就消失了,间隔上的电流磁场也就消失,缝隙场也就不存在了。当然所谓干涉条纹也就消失了,在屏幕上呈现因受缝边沿临界场影响而形成的衍射图案。