Experimento de dupla ranhura
O experimento de dupla ranhura em mecânica quântica é um experimento idealizado pelo físico Thomas Young. Mostra que a luz tem uma natureza ou característica de onda e uma natureza ou característica de partícula, e que estas naturezas são inseparáveis. Portanto, diz-se que a luz tem a dualidade onda-partícula em vez de ser apenas uma onda ou apenas uma partícula. O mesmo se aplica aos elétrons e outras partículas quânticas.
As fendas; distância entre as colunas superiores de aproximadamente uma polegada.
A experiência
Esta experiência é muito simples. Requer apenas um dispositivo de fenda dupla como o da foto, algo para segurar o dispositivo de fenda dupla ainda, e um bom laser como o que é usado pelos operários para "desenhar" linhas retas quando estão construindo. O laser é suportado para que só possa ser movido de propósito. Ele é apontado para o ponto central entre as duas fendas a partir de um ponto a cerca de meio metro de distância. Algo como uma tela de cinema ou uma parede branca lisa é colocada no outro lado do dispositivo de fenda dupla a vários metros de distância. Quando tudo é fixo, um padrão de faixas claras e escuras aparecerá.
Os lasers podem produzir um ou mais fótons quando recebem uma certa quantidade de eletricidade. O fóton ou fótons saem de um buraco muito pequeno dentro de um período de tempo bem conhecido. A velocidade da luz é conhecida, portanto o tempo em que os fótons aparecem na tela pode ser previsto. Quando os fótons são produzidos um de cada vez, o que aparece na tela são pontos de luz individuais. Se os fótons fossem ondas, então esperaríamos que eles se espalhassem enquanto viajam e se lavassem em uma ampla área da tela, mas isso nunca acontece. Se os fótons fossem partículas, então esperaríamos que aparecessem em dois pontos da tela conectados ao laser através das duas fendas no meio. Mas isso também não é o que acontece.
Quando Thomas Young fez esta experiência, ele não tinha laser. Ele o entendeu imaginando que a luz era como ondas de água. Ele pensou que as ondas de luz saíam da fonte de luz como ondas que se espalhavam de um calhau caído em um lago, e que quando as frentes das ondas atingem as fendas duplas, então a onda original passa pelas duas fendas e há duas ondas diferentes a partir daí. Era fácil descobrir como duas ondas interagiriam para produzir as bandas brilhantes e escuras (muitas vezes chamadas de "franjas") na tela. Ele disse que tinha provado a teoria de que luz são ondas.
Mas houve grandes problemas. A luz não aparecia na tela como ondas que a atravessavam. A luz veio a ser entendida como um enxame de fótons que atingem individualmente a tela de detecção. E, muito surpreendentemente, um único fóton podia interferir em si mesmo como se fosse uma única onda que se encaixasse na antiga descrição da onda. Ela se dividiu em duas ondas no dispositivo de dupla abertura, e elas então se combinaram na tela.
O mesmo dispositivo, uma fenda aberta vs. duas fendas abertas (Note as 16 franjas.)
J é a distância entre as franjas. J = Dλ/B "D" = dist. S2 a F, λ = comprimento de onda, B = dist. a a a b
Importância para a Física
O experimento de dupla ranhura tornou-se um clássico experimento de pensamento por sua clara explicação dos quebra-cabeças centrais da mecânica quântica.
Perguntas e Respostas
P: O que é a experiência da dupla abertura?
R: O experimento de dupla abertura em mecânica quântica é um experimento, que foi realizado pela primeira vez pelo físico Thomas Young, em 1801. Mostra que a luz tem natureza de onda e de partícula, e que essas naturezas são inseparáveis.
P: Quem fez o primeiro experimento de dupla abertura?
R: A experiência de dupla abertura foi feita pela primeira vez pelo físico Thomas Young, em 1801.
P: O que mostra o experimento de dupla ranhura?
R: A experiência da dupla ranhura mostra que a luz tem natureza de onda e de partícula, e que essas naturezas são inseparáveis. Portanto, diz-se que a luz tem a natureza de uma onda ou de uma partícula, em vez de ser apenas uma onda. O mesmo se aplica aos elétrons e outras partículas quânticas.
P: É possível que a luz seja apenas uma onda ou apenas uma partícula?
R: Não, não é possível que a luz seja apenas uma onda ou apenas uma partícula; em vez disso, ela tem propriedades de ondas e partículas simultaneamente - esse fenômeno é conhecido como dualidade onda-partícula. Isso também se aplica aos elétrons e a outras partículas quânticas.
P: Que tipo de dualidade tem a luz?
R: A luz tem o que é conhecido como "dualidade onda partícula" - o que significa que tem propriedades de ondas e partículas simultaneamente. Isso também se aplica aos elétrons e a outras partículas quânticas.
P: O mesmo se aplica aos elétrons também?
R: Sim, o mesmo princípio de ter propriedades de ondas e partículas simultaneamente - conhecido como "dualidade onda-partícula" - se aplica também aos elétrons e a outras partículas quânticas.
P: Quando esse fenômeno ficou conhecido como "dualidade onda-partícula"?
R: A dualidade onda-partícula tornou-se amplamente aceita depois que as experiências de Thomas Young em 1801 com a Experiência de Fenda Dupla mostraram que a luz tinha propriedades tanto de ondas quanto de partículas simultaneamente
