【已解決】 單光子也能形成干涉條紋，怎么辦到的？
那個形成干涉條紋的組圖，很容易讓人理解成所謂的光的波動性，就是光子走的是S蛇形。即形成干涉條紋是一種光子的集體行為。
如果是這樣，那簡直沒什么難以理解的。我以前就這樣理解，以為自己妥妥地翻了山。然而，不是的，完全不是。
實際是，單光子，注意是單光子也能形成干涉條紋。這是什么鬼？怎么辦到的？
表示想不通……
最佳答案 2024-06-06 00:00
理解單光子在雙縫實驗中形成干涉條紋確實是一個讓人困惑的問題，因為它挑戰了我們對經典物理的直覺。這個現象實際上是量子力學中的一個核心問題，涉及到光的波粒二象性。讓我們一步一步來解答這個問題。
雙縫實驗的經典解釋
在經典的雙縫實驗中，光被認為是波動的。當光波通過兩條縫隙時，每條縫隙都會成為一個新的波源，這些波從縫隙傳播出來并相互疊加。由于波的疊加原理，在某些位置波峰和波峰相遇（相長干涉），在這些位置光強會增強；在其他位置波峰和波谷相遇（相消干涉），在這些位置光強會減弱，從而在屏幕上形成干涉條紋。
單光子的雙縫實驗
當我們將光的強度降低到每次只發射一個光子時，實驗結果仍然顯示出干涉條紋。這意味著即使是單個光子也表現出波動性。為了理解這一現象，我們需要引入量子力學的概念。
量子力學解釋
波函數：在量子力學中，每個光子都由一個波函數描述。波函數提供了光子在空間中不同位置的概率分布。對于雙縫實驗，當光子通過兩條縫隙時，它的波函數會分裂成兩部分，每部分通過一條縫隙。
疊加原理：波函數的兩部分在屏幕后方重新疊加，形成一個新的波函數。這兩個波函數部分的疊加會導致干涉現象。
概率解釋：干涉條紋并不是由單個光子在屏幕上同時出現在多個位置，而是由大量光子在屏幕上不同位置的累積結果。每個光子在屏幕上某個位置的概率由波函數的平方決定。由于波函數的干涉效應，這些概率在某些位置較高（相長干涉），在其他位置較低（相消干涉）。
實驗觀察
在實際實驗中，當你觀察單光子的到達位置時，你會發現每個光子似乎隨機地擊中屏幕上的某一點。但是隨著時間的推移，越來越多的光子到達屏幕，你會發現這些擊中位置逐漸形成了干涉條紋的模式。這種現象表明，單光子行為的統計結果符合波動干涉的預期。
結論
單光子形成干涉條紋的現象表明光子具有波粒二象性。雖然每個光子是一個粒子，但它的行為由波函數描述，波函數在空間中可以干涉，從而在統計上形成干涉條紋。這一現象揭示了量子力學的基本原理，即粒子的行為不能僅僅用經典的粒子概念來描述，而需要引入波動性和概率解釋。
希望這些解釋能幫助你更好地理解單光子在雙縫實驗中形成干涉條紋的現象。
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