本文就纯学术向了,其中涉及到的一些实验现象由于当时实在忙不开,加拍摄困难,于是全文字描述了。


      说了要“学术公开”,所以我在卖了两篇博文的关子后,正式介绍一下我这个实验的目的:光的波粒二象性是众所周知的,但是现在正统物理中唯一能将其统一的只有波函数的概率诠释。虽然之前也有很多建立在“微观粒子的波动性属某种实在波动”的理论,但都以失败告终。但是我个人对于概率实在表示难以接受,所以我想借此实验来辨别光的波动性到底是实在波动还是概率波动。
      首先,一切实验均建立在“假设光的波动性是某种实在波动,或者说场的波动;其‘概率’是因为我们未能确定该波动的初相,导致该波动与障碍物的具体相互作用结果变得不可知。”这一假设之上。那么我们要做的就是想办法确定该波动的初相,同时还不能破坏该波动。
      我认为衍射条纹的形成就是该波动的初相未知的体现——但是此猜想还没有详细的数学计算,我迟迟没有进行相关的数学推导主要原因有二:一是自己数学功底还不够;二是想先看看试验结果是什么,方便指导猜想的建立与修正。衍射条纹水平方向上,光子所落在的不同位置,就代表了它所具有的不同初相。此时若撤走光屏,再放一个狭缝,该光子与狭缝(障碍物)的相互作用应该是确定的,即经过第二次衍射之后,衍射条纹应该消失。至此,本次实验的设想就是这些。

        我去学校图书馆查阅了大约500篇“衍射”相关的文献(一共有6000个结果),而关于“二级衍射”和“次级衍射”貌似已被运用到其他问题上(有个仪器叫分光计,初步看了下,和我想的貌似不是一个东西),所以我姑且称本次实验为“二次衍射实验”,其中习得了用游标卡尺做光栅、衍射的量子力学解释等~于是基本确定了实验器材。

       虽然之前已经说过了,我还是再重复一下,鉴于价格问题,光源我使用的是功率100mW左右的红色激光二极管,狭缝所用的游标卡尺是分辨率0.005mm的电子数显游标卡尺。经过测试,狭缝在0.060±0.0020mm左右时,衍射条纹最明显(条纹光强度,一级暗纹宽度)。但是试验中,发现有时会在光屏上出现两组衍射条纹,左右各一,大致分析,可能是由于入射光与狭缝不垂直,致使光线在狭缝边缘上反射产生的(狭缝本身用的是不锈钢,且厚度约有0.5mm),在调整后,两组衍射条纹可以合为一组。
       但是在下一步的“二次衍射”时,遇到的问题就多了,首先是辅助设备不够稳固,由于是两个狭缝加一个光源的三者微米级联动,对器材的稳定性要求很高,所以调整甚为困难。而且,我们知道,衍射光线93%都集中在主级亮斑上,二次衍射后的衍射花样会变得十分微弱,导致无法观测,这就把狭缝宽度和狭缝距离限制在一个相当小的区域里,于是是各种调试………………囧rz
      之前的结果是,将二次衍射狭缝置于中央亮斑位置,光屏上出现与狭缝对应的衍射条纹。用我那猜想来解释,中央的光线其波动初相依旧是没有被确定的,所以还会产生衍射条纹。将二次衍射狭缝置于二三级条纹位置时,光屏上的光变得很弱,各种调整后,曾观测到一次两条平行的竖线;还有一次隐约看到竖线旁边隐约与之平行的弱光竖线段。大致可以判断为两个衍射条纹。换言之,在第二个狭缝处,光线还是发生了衍射现象。

       至此,大概可以说试验失败了。但是今早上我又想到:激光二极管的激光是连续的还是间断的?若是间断的,那波动初相在宏观上依旧是不确定的。虽然最佳选择是氦氖激光,但是其价格是四位数,所以pass了……初步百度了一下,还没找到相关的资料,继续查找中……估计间断的可能略大~
       如果是的话,就必须用氦氖激光了,要么花四位数买个,要么试着费破嘴皮去找学校谈谈……对于我来说都是很困难的……总之我想就算让蚊子掏10多张红毛爷爷(掉节操了……),那也得慎之又慎,在没有详细的数学模型支持下不能这么烧钱……所以未来有段时间我还会继续研究理论……(时不时可能掺杂一些小实验~)
       以上~