Спецам по всему: поясните опыт Юнга с 2 щелями

Реальные это эксперименты, реальные. Понимать тут особо нечего - оно просто вот так есть и все.

Реальные. И если мне не изменяет память то Юнг это проделовал вообще со всечёй - так что в домашних условиях (только не для электронов а для фотонов) сделать можно. Я лично в школе его делал, правда с лазером.

s/всечёй/свечёй

> Единтчный электрон ведет себя как частица,

А каждая частица ведёт себя как волна (ведь состояние частицы описывается волновой функцией)? :-) Когда открыты обе щели, фотон проходит через две щели сразу.

Можешь поискать Р. Пенроуз, «Новый ум короля», глава 6. Там рассматривается объективность R-процедуры. Серьёзной литературы посоветовать не могу. Самому хотелось бы услышать что-то адекватное от физик-кунов.

Если переборщишь с бета-излучением, то и не такое увидешь

Насколько понимаю, чтобы проявился эффект дифракции на обоих щелях, они должны быть расположены очень близко. Но тогда по принципу неопределенности точное положение электрона установить нельзя, и соответственно нельзя определить, через которую щель он пролетел - он на самом деле просочился через обе щели. В данном мысленном эксперименте электрон можно рассматривать только как волну.

Вообще дифракцию он будет испытывать на кристаллических решетках, забудьте о щелях, они будут порядка одного атомного диаметра в этом случае.

Поправьте если не прав, не физик, но металловед.

>Физики затруднились ответить, а вы?

Это какие-то неправильные физики. И они наверное делают неправильный мёд.

>Можно-ли провести нечто подобное в домашних условиях?

Дороговато обойдётся (вакуум, моноэнергетический источник электронов, etc). К сожалению не могу представить ни одного простого настольного эксперимента.

Насколько помню, там принцип неопределенности, связывающий положение и импульс частицы, вернее точности их возможных измерений.

В общем суть опыта следующая. Поставив детектор на пути электрона, мы как бы "выводим" его из эксперимента (он попадает в детектор, а не в мишень). Дальше самое интересное. Имеется две щели и один электрон. На фотопластинке наблюдается интерференция. Если логически рассуждать, то электрон пролетел через одну из щелей. Закрываем одну щель детектором. Теперь мы точно знаем, через какую щель он пролетел. Детектор сработал, значит через правую, не сработал - через левую. Детектор сработал, интерференции нет, т.к. электрон попал в детектор. Детектор не сработал, следовательно электрон пролетел через левую щель и ни что ему не мешало. Однако интерференции всё равно нет.

>Насколько понимаю, чтобы проявился эффект дифракции на обоих щелях, они должны быть расположены очень близко.

Не обязательно, в интерферометре Маха-Цандера фотоны можно разнести.

>Если логически рассуждать, то электрон пролетел через одну из щелей.

Ты хотел сказать "Если рассуждать с позиций бытового здравого смысла"? Sorry, physics doesn't work that way. Электрон (волна плотности вероятности) пролетел через обе щели одновременно, если мы ему не помешали детектором конечно.

> Ты хотел сказать "Если рассуждать с позиций бытового здравого смысла"? Sorry, physics doesn't work that way. Электрон (волна плотности вероятности) пролетел через обе щели одновременно, если мы ему не помешали детектором конечно.

Ну дык, детектор-то не сработал и фотопластинка засветилась, но интерференции мы так и не увидели ::)) Т.е. я однозначно могу сказать, что он пролетел через одну из щелей. Вопрос, каким образом влияет закрытая щель на электрон, который пролетел мимо?

В физике это легко объясняется. Мы измерили координату электрона и уменьшили плотность вероятности. Только не понятно, как на эту абстрактную величину повлияла материальная и закрытая щель?

Короче понятно. Невмешавшись сильно в суть происходящего провести эксперимент нельзя, а значит все что можно делать - это гадать и придумывать интерпретации...

> Короче понятно. Невмешавшись сильно в суть происходящего провести эксперимент нельзя, а значит все что можно делать - это гадать и придумывать интерпретации...

Насчёт этого уже есть устоявшаяся теория, но они не объясняют сути вещей, а лишь может предсказать это дело количественно.

>>Насколько понимаю, чтобы проявился эффект дифракции на обоих щелях, они должны быть расположены очень близко.
>Не обязательно, в интерферометре Маха-Цандера фотоны можно разнести.

Для пучка фотонов то ясен пень работает, но сугубо через оптические делители (как и интерферометр Жамена), а вот как сей пепелац для единичного электрона или пучка применить - представления не имею.

Хотя... по сути ведь установка для проведения этого эксперимента - ни что иное, как просвечивающий электронный микроскоп. Пучок электронов там монохроматический (с полевым катодом). Да и сам эксперимент - суть упрощение и схематизация дифракции на кристалле. Так что интересующимся - курить маны по электронной микроскопии и кристаллографии, каким макаром там дифракция происходит.

Если электрон ОДИН, то он пролетит либо через эту щель, либо через ту. И ударится в экран либо туда любо сюда. Чтобы зафиксировать электрон как волну их надо много, вот тогда они распределяются в точности со всякими волновыми моделями.

Суть этого опыта с одним электроном не в том, какое распределение будет на экране для одного электрона, а в том, чтобы показать, что электрон равновероятно пройдет через обе щели. Эта модель для одного электрона взята из нескольких сотен тысяч экспериментов, судя по которым получается, что каждый конкретный электрон проскакивает либо в эту либо в ту дырку для двух щелей. Но от одного электрона никакого распределения не получится. Вот если его стрелять один и тот же электрон последовательно и на экране ставить точку, то после скажем 10-20 стреляний можно уже углядеть что равноевероятно прохождение.

Электронов должно быть много, только тогда будет интерференционная картинка, т.е. из общего сделано частное(в данном случае этот пример с одним электроном), а вовсе не наоборот. Вот то, что она возможно от одного электрона будет строго в этих пределах и т.п. находиться - это да.

Короче обычно людей путают этим опытом, а там все нехитро.

Современная трактовка корпускулярно-волнового дуализма может быть выражена словами физика В. А. Фока (1898—1974): «Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя, в зависимости от внешних условий, либо как волна, либо как частица, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм волна — частица. Всякое иное, более буквальное, понимание этого дуализма в виде какой-нибудь модели неправильно».

вот кстати прога, иллюстрирующая дифракцию электронов, правда на многих щелях

http://school-collection.edu.ru/dlrstore/de949879-5cea-0454-beba-73c6aa50e266...

Эксперименты по рассеянию электронов были проведены Дэвисом и Джермером(вроде так пишется) в 21-23 годах 20 века. Гипотеза Де Бройля блестяще подтвердила себя. Правда там не схема Юнга.

Вот скан нашего лабника с опытом дифракции электронов:
http://images.netbynet.ru/img.php?6df1d35e2746ae0928a4108be6c991c2.jpg
http://images.netbynet.ru/img.php?1c31ecc86a568ea0b3172212f109d041.jpg
http://images.netbynet.ru/img.php?0a4d86dabe0add001b04e23a714aca52.jpg
http://images.netbynet.ru/img.php?5a3df6cd7bfe874fc78e8064298d64c3.jpg

Вперед) сделай в домашних условиях)

Электрон обладает и волновыми и квантовыми свойствами, с помощью объектов макромира в основном обнаруживаются волновые свойства.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Кот_Шредингера

квантовая механика торкает получше 128бит:

В многомировой интерпретации квантовой механики, которая не считает процесс измерения чем-то особенным, оба состояния кота существуют, но декогерируют. Когда наблюдатель открывает ящик, он запутывается с котом и от этого образуются два состояния наблюдателя, соответствующие живому и мёртвому коту, которые (состояния) не взаимодействуют друг с другом. Тот же механизм квантовой декогеренции важен и для совместных историй. В этой интерпретации только «мёртвый кот» или «живой кот» могут быть в совместной истории.

> квантовая механика торкает получше 128бит:

> В многомировой интерпретации квантовой механики, которая не считает
> процесс измерения чем-то особенным, оба состояния кота существуют,
> но декогерируют. Когда наблюдатель открывает ящик, он запутывается с
> котом и от этого образуются два состояния наблюдателя,
> соответствующие живому и мёртвому коту, которые (состояния) не
> взаимодействуют друг с другом. Тот же механизм квантовой
> декогеренции важен и для совместных историй. В этой интерпретации
> только «мёртвый кот» или «живой кот» могут быть в совместной
> истории.

да надо это просто объяснять. сами нихрена не понимают, и других вводят в заблуждение. все эти словечки ненужные "декогерирует" или "дохлые коты". в опыте со Шрёдингеровским котом, кстати, кота не убивают, есличо.

запутанное состояние с котом (нахватались словечек entangled state по забугорным сайтам) это ваще пипец. Кот либо есть в комнате, либо его там нет и никакой сверхсложной двойственности и сложности в этом нет.

а это вообще перл:

Тот же механизм квантовой декогеренции важен и для совместных историй (перевод на русский - в момет открытия дверцы комнаты мы как раз и узнает, есть там кот, или его там нет. На языке кв. мех. это называется коллапсом волновой функции)

и как это может понять парень 21 года на лекции? таких популяризаторов убивать надо, ибо они хотят своим текстом показать, что они умные (аж разбейся) слова знают.

физика она несложная наука и не надо искать какойто сокровенный смысл в непонятно что значащих словечах. Хотябы потому, что этого смысла там нет.

entangeld state, ну и че? эти два английских слова значат лишь то, что состояние неизвестно. не надо из этого делать что то непонятное, ибо оно отпугивает... это вам не вещества, тут все необходимо объяснять точно. иначе как сложный прибор заставить работать. Неужели же этими священными мантрами о запутанном состоянии.

> Тот же механизм квантовой декогеренции важен и для совместных историй (перевод на русский - в момет открытия дверцы комнаты мы как раз и узнает, есть там кот, или его там нет. На языке кв. мех. это называется коллапсом волновой функции)

Вопрос, как открытие дверцы повлияет на наличие/отсутствие кота? Если его там не было, то он вряд ли появится или изменит свои свойства. А тут получается, что закрытая щель влияет на поведение электрона. Причём мишень никак не связана с этой щелью и ничего не может о ней "знать".

пока ты не открыл дверцу шкафа, ты не знаешь, есть он там или нет. А вот как только ты открыл и узнал, есть там кот или нет, вот тогда состоялось измерение(ака этот самый коллапс). То что кота там не было 1,5 часа назад - это другой вопрос, в данном констексте не рассматривается был он там или не был. Важно то, есть ли он там в момент измерения.

тоже самое и с двумя щелями, либо через эту щель, либо через ту, имхо никак иначе. Если закрывается одна из щелей, значит в одном из двух шкафов становится известым, есть там кошка или нет.

p.s. по поводу дифракции электрона как волны на одной незакрытой щели - я не знаю. по видимому одна должна быть(раз существует такая веронятностная двойственность), и дифракционная картинка от одной щели тоже. Хотя выражаться имхо, она будет в накоплении сцинцилляций(извиняюсь за употребелние непонятного слова), т.е. вспышек от попадания электрона на мишень, но это уже другой вопрос не имеющий отношения к делу.

>и как это может понять парень 21 года на лекции?

незнамо как это но квантовая физика в рамках курса атомной физики преподается на третьем курсе (в частности КубГУ), вполне нормальные люди поняли о чем идет речь.

по поводу щелей, когда открыто две щели мы наблюдаем интерференционную картину в следствие дифракции. При одной щели мы будем наблюдать лишь дифракцию (тоесть огибание), что тут может быть непонятного?

>пока ты не открыл дверцу шкафа, ты не знаешь, есть он там или нет. А вот как только ты открыл и узнал, есть там кот или нет, вот тогда состоялось измерение(ака этот самый коллапс).

Господа хорошие, вы о чём вообще говорите. В мысленном эксперименте со шрёдингеровским котом, кот присутствует _всегда_. Ещё там присутствует распадающийся изотоп и детектор излучения, разбивающий ампулу с йадом, при наличии излучения. Вот поскольку процесс распада этого изотопа - вещь вероятностная, никогда нельзя точно сказать, не открыв ящик, жив кот внутри или уже сдох.

> тоже самое и с двумя щелями, либо через эту щель, либо через ту, имхо никак иначе. Если закрывается одна из щелей, значит в одном из двух шкафов становится известым, есть там кошка или нет.

Ладно, сформулирую вопрос немного конкретнее. Получается, что у нас два независимых наблюдателя. Первый открывает ящик и точно узнаёт, где кот. Через некоторое время открывает второй. Первый наблюдатель ни как не связан со вторым. Первый опыт не зависит от второго. А тут получается как раз наоборот. Второй наблюдатель - мишень - каким-то хитрым образом узнаёт о результате опыта первого наблюдателя (детектора). Вот такой вот хитрый вопрос. ::))

> икогда нельзя точно сказать, не открыв ящик, жив кот внутри или уже сдох.

а вот это ты не прав, насколько я понимаю. Период полураспада это вот что такое:

Если у тебя сейчас есть некое радиоактивное вещество, допустим, бериллий(или что там там еще, не важно как назвать), 1 киллограм в виде слитка. У бериллия есть некий период полуораспада равный 2 годам. Т.е. через два года от этого киллограмма бериллия останется всего лишь полкило бериллия. Я имею ввиду бериллий в смысле химических свойств вещества. Это и есть физический смысл периода полураспада. Что у тебя через некоторое время, равное периоду полураспада от килограмма вещества остается всего лишь полкило(в смысле химических свойств по таблице Менделеева).

В квантах же время не важно, в квантах важно измерение(зовется страшным словом декогеренция или коолапс волновой функции). Даже сам факт взгляда в открытый шкаф, который был открыт путь даже 10 лет назад, но в содержимое шкафа было из принципа не посмотрено(ради чистоты экспермента).

Период полураспада - это статистика для группы атомов. Один отдельный атом может распасться и через секунду и через миллион лет. Возможно, надо было уточнить в предыдущем посте, что изотопа в ящике именно 1 атом.

согласно одной из интерпретаций, первый наблюдатель схлопнет волновую функцию. На примере это можно продемонстрировать как щель перед теми двумя щелями, ( в опыте юнга кстати так и было).

Почему щель? все просто: прохождение фотона через щель означает что в определенное время нам становится известна его координата (это координата отверсия), следовательно из принципа Гейзенберга, становится неопределенным вектор фотона (dx*dp>=h, тк у нас dx~0), и мы сможем наблюдать дифракцию, или интерференцию при двух щелях.

>Если электрон ОДИН, то он пролетит либо через эту щель, либо через ту. И ударится в экран либо туда любо сюда. Чтобы зафиксировать электрон как волну их надо много

Ошибка. Интерференция наблюдается и для единичных электронов. Вернее - только для них и имеет смысл делать этот опыт. Интерференция электрона самого с собой возможна только если он проходит через обе щели одновременно.

Забудьте уже бытовые понятия, с ними ни к одной фундаментальной теории подойти нельзя.

> Ошибка. Интерференция наблюдается и для единичных электронов. Вернее - только для них и имеет смысл делать этот опыт. Интерференция электрона самого с собой возможна только если он проходит через обе щели одновременно.

В том-то весь и прикол, что он проходит только через одну щель. Если поставить на одной щели детектор, то он срабатывает с вероятностью 50% .

> согласно одной из интерпретаций, первый наблюдатель схлопнет волновую функцию. На примере это можно продемонстрировать как щель перед теми двумя щелями, ( в опыте юнга кстати так и было).

Т.е. получается, что квадрат волновой функции не совсем вероятность, раз её может изменить другой наблюдатель?

> Ошибка. Интерференция наблюдается и для единичных электронов.

не понял,заряд электрона 1.6*10^-19 курона. Если электрон дифрагирет на одной щели и в результате своей дифракции создает интерференционную картинку(а она распределена в пространстве на расстояние гораздо болшее, нежели чем размер электрона), то мы в результате такой волновой интерференции получим распределение максимумов в соответствии с формулой d*sin(фи)=n*lambda - где d - период решетки, фи - угол, под которым виден источник, n - порядок максимума а lambda та самая длинна волны электрона. т.е. Де-Бройлевская длинна волны.

Теперь предположим, что экран состоит из 10 атомов. А, как мы знаем, предел дискретного значения заряда равен заряду одного электрона. Из этого вывод, как можно по площади в 100 атомов(экран, на котором наблюдается дифракция электрона на щели) распределить заряд электрона - тут ответ только вероятность.

p.s. ладно, короче это ушло все в какуюто теорфизику ну его нахрен одним словом.

>Т.е. получается, что квадрат волновой функции не совсем вероятность, раз её может изменить другой наблюдатель?

Вообще не вероятность :)

>поясните опыт Юнга с 2 щелями

Это проверять надо - так что марш на ярославку

Иди ка ты дзен поучи. Как говрится кто тот великий мастер что красит траву в зелёный цвет? А чтоб ещё прикольней было почитай про парадокс эейнштейна-розена

...куча умных слов.

Мне когда-то хватило понять, что частиц нет (вообще нет), а есть стоячие волны и их пакеты (Де-Бройля, если не ошибаюсь).

Всё. Далее, рецепт приготовления:

После осозная сего примечательного факта, ищем описания, переписываем частицы в пакеты: массу, как энергетическую характеристику взаимодействия, упрощённо можно спроецировать через понятие амплитуды, вес -- как комбинация характеристик частоты, амплитуды и фазовых плоскостей (ибо, взаимодействие), избирательность -- через понятие резонанса, форма -- через модуляцию и фазовые плоскости (т.к. опять-таки взаимодействие), пространство -- через энергетическую насыщенность, время -- как характеристику периодических процессов, энтропию -- понятно как, и т.д. и т.п... :)

Далее, ищем умную книжку по игре "Жизнь" и смотрим, как умные дядьки из простейших двумерных механизмов строят "вычислители". Усваиваем идею. Осваиваем понятие цикла. И, за семь дней, создаём собственную "universe from scratch"... И начинаем тихо осознавать свою возможную "двумерность". :)

Ах, да... Есть некоторая фундаментальная сложность: тут эта... "упругость эфира"... За это серьёзные дядьки могут настучать по шапке.

Процесс слегка напоминает создание DSL.

P.S. В общем, как вы уже поняли, в юности я был фантазёром. Но, почему-то, уверен до сих пор, что "частиц нет (вообще нет)".

P.P.S. Спасибо за внимание. Сейчас попью кофейку и меня, надеюсь, отпустит это зелёное чудовище...

Всех с прошедшими новогодними праздниками!

:-)

>В том-то весь и прикол, что он проходит только через одну щель. Если поставить на одной щели детектор, то он срабатывает с вероятностью 50% .

Это уже другой опыт. Неужели так трудно понять? :)

>не понял

"Интерференция единичного электрона" - не в том смысле, что он один размазывается по поверхности, а в том, что если электроны выпускать по одному, но много раз - интерференционная картина будет. Поскольку интерферировать с другими электронами одиночный электрон не может, следовательно, он интерферирует только сам с собой. Это может быть только если он проходит через обе щели одновременно.