1、第四節第四節 概率波概率波 電子雙縫衍射電子雙縫衍射 1) 用足夠強的電子束進行雙縫衍射用足夠強的電子束進行雙縫衍射 出現了明暗相間的衍射條紋，體現電子的波動性出現了明暗相間的衍射條紋，體現電子的波動性 衍射條紋掩飾了電子的粒子性衍射條紋掩飾了電子的粒子性 未能體現電子在空間分布的概率性質未能體現電子在空間分布的概率性質 得到的結果與光的雙縫衍射結果一樣得到的結果與光的雙縫衍射結果一樣 物質波不是經典波物質波不是經典波 經典的波是介質中質元共同振動的形成的經典的波是介質中質元共同振動的形成的 雙縫衍射中體現為無論電子強度多么弱雙縫衍射中體現為無論電子強度多么弱 屏幕上出現的是強弱連續分布的衍射

2、條紋屏幕上出現的是強弱連續分布的衍射條紋 實際上在電子強度弱的情形中實際上在電子強度弱的情形中 電子在屏幕上的分布是隨機的，完全不確定的電子在屏幕上的分布是隨機的，完全不確定的 微觀粒子不是經典粒子微觀粒子不是經典粒子 經典粒子雙縫衍射經典粒子雙縫衍射 子彈可以看作是經典粒子子彈可以看作是經典粒子 假想用機關槍掃射雙縫假想用機關槍掃射雙縫A和和B，屏幕，屏幕C收集子彈數目收集子彈數目1) 將狹縫將狹縫B擋住擋住 子彈通過子彈通過A在屏幕在屏幕C上有一定的分布上有一定的分布 類似于單縫衍射的中央主極大類似于單縫衍射的中央主極大P1 子彈落在中央主極大范圍的概率分布子彈落在中央主極大范圍的概率分布

3、2) 將狹縫將狹縫A 擋住擋住 子彈通過狹縫子彈通過狹縫B在屏幕在屏幕C上有一定的分布上有一定的分布 類似于單縫衍射的中央主極大類似于單縫衍射的中央主極大P2 子彈落在中央主極大范圍的概率分布子彈落在中央主極大范圍的概率分布12PPP3) A和和B狹縫同時打開狹縫同時打開 子彈是經典粒子子彈是經典粒子 原來通過原來通過A狹縫的子彈狹縫的子彈 還是通過還是通過A 原來通過原來通過B狹縫的子彈狹縫的子彈 還是通過還是通過B屏幕屏幕C上子彈的概率分布上子彈的概率分布不因兩個狹縫同時打開不因兩個狹縫同時打開每顆子彈會有新的選擇！每顆子彈會有新的選擇！ 電子雙縫衍射電子雙縫衍射 電子槍發射出的電子，在屏

4、幕電子槍發射出的電子，在屏幕P上觀察電子數目上觀察電子數目1) 將狹縫將狹縫B擋住擋住 電子通過狹縫電子通過狹縫A 在屏幕在屏幕C有一定分布有一定分布 類似于單縫衍射類似于單縫衍射 的中央主極大的中央主極大3）A和和B狹縫同時打開狹縫同時打開 如果電子是經典粒子如果電子是經典粒子 原來通過原來通過A狹縫的電子狹縫的電子 還是通過還是通過A 原來通過原來通過B狹縫的電子狹縫的電子 還是通過還是通過B屏幕上電子的概率分布屏幕上電子的概率分布12PPP12PPP屏幕屏幕C 實際觀察到類似光的雙縫衍射條紋實際觀察到類似光的雙縫衍射條紋屏幕屏幕C上電子的概率分布上電子的概率分布 只開一個狹縫和同時開兩個狹縫只開一個狹縫和同時開兩個狹縫 電子運動的方向具有隨機性電子運動的方向具有隨機性 A和和B狹縫同時開時狹縫同時開時 電子似乎電子似乎“知道知道” 兩個狹縫都打開！兩個狹縫都打開！ 雙縫和屏幕之間 到底發生了什么？屏幕上電子的分布屏幕上電子的分布 有了新的概率分布有了新的概率分布電子電子 不是經典粒子不是經典粒子 光子在某處出現的概率由光在該處的強度決定光子在某處出現的概率由光在該處的強度決定I 大大 光子出現概率大光子出現概率大I小小 光子出現概率小