Question

【題目】20世紀20年代，劍橋大學學生G·泰勒做了一個實驗，在一個密閉的箱子里放上小燈泡、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、照相底片，整個裝置如圖所示小燈泡發(fā)出的光通過熏黑的玻璃后變得十分微弱，經(jīng)過三個月的曝光，在底片上針尖影子周圍才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋．泰勒對這照片的平均黑度進行測量，得出每秒到達底片的能量是．已知光速．

（1）假如起作用的光波波長約為500nm，計算從一個光子到來和下一光子到來所相隔的平均時間，及光束中兩鄰近光子之間的平均距離；

（2）如果當時實驗用的箱子長1.2m，根據(jù)（1）的計算結(jié)果，能否找到支持光是概率波的證據(jù)？

Answer 1

【答案】（1）； 240m（2）見解析

【解析】

（1）的光子能量為

因每秒到達底片的光子數(shù)為

個個

如光子是依次到達底片的，則光束中相鄰兩光子到達底片的時間隔是

兩相鄰光子間平均距離為

．

（2）由（1）的計算結(jié)果可知，兩光子間距有240m，而箱子長只有1.2m，所以在箱子里一般不可能有兩個光子同時在運動．這樣就排除了光的衍射行為是光子相互作用的可能性．因此，衍射圖形的出現(xiàn)是許多光子各自獨立行為積累的結(jié)果，在衍射條紋的亮區(qū)是光子到達概率較大的區(qū)域，而暗區(qū)是光子到達概率較小的區(qū)域．這個實驗支持了光波是概率波的觀點．