Question

【題目】20世紀(jì)90年代，某劍橋大學(xué)學(xué)生做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)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(gè)裝置如圖所示．小燈泡發(fā)出的光通過(guò)熏黑的玻璃后變得十分微弱，經(jīng)三個(gè)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．對(duì)這張照片的平均黑度進(jìn)行測(cè)量，從到達(dá)底片的能量得出每秒到達(dá)底片的光子數(shù)個(gè)．假如起作用的光波長(zhǎng)約為，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)用的箱子長(zhǎng)為1.2m．

（1）計(jì)算從一個(gè)光子到下一個(gè)光子到達(dá)底片相隔的平均時(shí)間為_________，設(shè)光子是依次到達(dá)底片的，光束中鄰近光子之間的平均距離為_______．

（2）根據(jù)（1）的結(jié)果，找到了支持光是概率波的證據(jù)．理由是：_________．

Answer 1

【答案】 見(jiàn)解析所示

【解析】

(1)[1]光子是依次到達(dá)感光膠片的，光束中相鄰兩光子到達(dá)感光膠片的時(shí)間間隔為：

[2]相鄰兩光子間的平均距離為：

s=c△t=2.4×102 m

(2)[3]由（1）的計(jì)算結(jié)果可知，兩光子間距為2.4×102 m，而箱子長(zhǎng)只有1.2m，所以在箱子里一般不可能有兩個(gè)光子同時(shí)運(yùn)動(dòng)，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(dú)立行為積累的結(jié)果，在衍射條紋的亮區(qū)是光子到達(dá)可能性較大的區(qū)域，而暗區(qū)是光子到達(dá)可能性較小的區(qū)域