Hvilket eksperiment kunne du udføre for at afgøre, om en bjælke opførte sig som bølge eller strøm af partikler?

Der er adskillige klassiske eksperimenter, der demonstrerer lysdeltaliteten af ​​bølgepartikel, som også kan påføres på bjælker af andre partikler. Her er et par eksempler:

1. Youngs dobbelt spalteeksperiment:

* opsætning: Skinne lysstrålen (eller andre partikler) gennem to tæt placerede spalter. Overhold mønsteret på en skærm bag spalterne.

* bølgeadfærd: Hvis bjælken opfører sig som en bølge, vil bølgerne, der passerer gennem hver spalte, blande sig, hvilket skaber et interferensmønster for skiftende lyse og mørke bånd på skærmen.

* Partikeladfærd: Hvis bjælken opfører sig som en strøm af partikler, ville du forvente at se to lyse bånd bag hver spalte, svarende til hvor partiklerne rammer skærmen.

2. Diffraktion:

* opsætning: Skinne strålen gennem en lille åbning eller forbi en hindring. Overhold mønsteret på en skærm bag objektet.

* bølgeadfærd: Bølger vil bøje sig omkring forhindringer, hvilket resulterer i et diffraktionsmønster, der spreder strålen ud.

* Partikeladfærd: Partikler skal rejse i lige linjer og ikke bøje sig rundt om objektet.

3. Fotoelektrisk effekt:

* opsætning: Lys strålen på en metaloverflade og mål den kinetiske energi fra de udsendte elektroner.

* bølgeadfærd: Klassisk fysik forudsiger, at energien fra de udsendte elektroner skal afhænge af lysets intensitet.

* Partikeladfærd: Einsteins forklaring af den fotoelektriske effekt siger, at lys opfører sig som partikler kaldet fotoner. Energien fra en foton er proportional med dens frekvens, og denne energi overføres til elektronerne, hvilket får dem til at blive udsendt. Dette forklarer, hvorfor den kinetiske energi fra de udsendte elektroner afhænger af lysets hyppighed, ikke dens intensitet.

4. Compton -spredning:

* opsætning: Lys strålen på et materiale, og mål ændringen i bølgelængden af ​​de spredte fotoner.

* bølgeadfærd: Klassisk fysik forudsiger, at bølgelængden af ​​spredt lys ikke bør ændres.

* Partikeladfærd: Compton -effekten viser, at fotoner kan kollidere med elektroner som partikler, hvilket får dem til at miste energi og ændre retning. Dette resulterer i en ændring i bølgelængden af ​​de spredte fotoner, som kan måles.

Vigtig note: Bølgepartikel-dualiteten er et grundlæggende koncept i kvantemekanik. Det betyder, at lette og andre partikler udviser både bølelignende og partikellignende opførsel, afhængigt af hvordan de observeres. Disse eksperimenter er ikke designet til at bevise, at lys er * enten * en bølge eller en partikel; De demonstrerer dualiteten af ​​dens natur.