Dobbeltspalte-eksperiment

Figur som viser et typisk oppsett for et dobbeltspalte-eksperiment. Kilden S sender ut enten lys eller partikler som passerer en skjerm med to åpninger S1 og S2. Lyset eller partiklene detekteres deretter på en skjerm (helt til høyre i figuren). For både lys og partikler kan et interferensmønster detekteres under riktige omstendigheter.

Av .
Lisens: Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0

Artikkelstart

Et dobbeltspalte-eksperiment er et oppsett i fysikk som viser at både partikler og lys fremviser bølgeegenskaper.

Dobbeltspalte-eksperimenter har historisk spilt en sentral rolle både i å verifisere bølgebeskrivelsen av lys i klassisk fysikk samt å eksperimentelt demonstrere partikkel-bølge dualitet i kvantefysikk.

Beskrivelse

Et typisk oppsett for et dobbeltspalte-eksperiment vises i figuren. En kilde S sender ut enten lys eller partikler, slik som elektroner, mot en skjerm som har to åpninger i seg (S1 og S2). På den andre siden av skjermen detekteres lyset eller partiklene som sendes ut på en såkalt detektorskjerm.

Lys

Betrakt først tilfellet hvor det er lys som sendes ut fra kilden S. Dersom lys består av massive partikler, ville det, i følge klassisk fysikk, etterlate to linjer på detektorskjermen. Disse linjene tilsvarer da stedene hvor lyspartiklene treffer skjermen etter at de har passert åpningene S1 og S2. Eksperimentelt måler man derimot et annerledes resultat: detektorskjermen fremviser et interferensmønster med alternerende regioner der lyset har truffet skjermen og der lyset ikke har truffet skjermen. Dette er et utvetydig bevis for lysets bølgeegenskaper siden den observerte interferensen oppstår på grunn av to lysbølger som går igjennom åpningene S1 og S2 for å så interferere. Eksperimentet ble første gang utført av Thomas Young i 1801.

Partikler

Betrakt nå tilfellet hvor det er partikler som sendes ut fra kilden S, for eksempel elektroner. Her ville en i følge klassisk fysikk definitivt forventet å kun se to linjer på detektorskjermen i motsetning til et interferensmønster (slik som lysbølgene). Eksperimentelt måler man likevel et interferensmønster når elektronene går igjennom åpningene S1 og S2. Dette kan kun forklares ved at elektronet oppfører seg som en bølge, helt i tråd med den kvantemekaniske beskrivelsen av partikler via en såkalt bølgefunksjon \(\psi\). Eksperimentet med partikler ble første gang utført av Clinton Davisson og Lester Germer i 1927.

I begge tilfellene (lys og partikler), vil interferensmønsteret på detektorskjermen forsvinne dersom man legger inn en ekstra detektor i oppsettet som måler hvilken åpning (S1 eller S2) om lyset eller partiklene går igjennom. I følge København-tolkningen av kvantemekanikk, kollapser bølgefunksjonen som beskriver partikkelen i det den måles. Dette betyr at partikkelen med full sikkerhet befinner seg i en gitt kvantetilstand på det punktet hvor den måles. Dersom en slik måling utføres ved åpningene S1 eller S2, vil et interferensmønster ikke observeres på detektorskjermen siden det ikke lengre eksisterer noen interferens mellom bølger som kommer fra både S1 og S2.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg