Дифракция электронов на щелях

Сообщение №14042 от Alexander 27 октября 2002 г. 23:20
Тема: Дифракция электронов на щелях

Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.


Отклики на это сообщение:

И да и нет.
Да - потому, что диффракция будет происходить и в этом случае. Однако, чтобы диффракционная картина совпадала с диффракционной картины от плоской волны необходимо достаточно большёе расстояние между электронами. Чтобы по отношению к диффракции можно было бы пренебречь кулоновским взаимодействием между электронами. Этому условию приведённая картинка не удовлетворяет. Поэтому в этом ("классическом") смысле диффракции не будет.
Или в Вашем вопросе может быть содержался другой подтекст? Может быть Вас интересовало как представить себе движение электорона и движется ли он по каким-то траекториям (может быть этот вопрос Вы хотели задать рисунком)?

> Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

>


> Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

>


Плоховато. Дифракционная картина наблюдается именно тогда, когда о траекториях электронов ничего не известно (иначе говоря, у электрона нет траектории). Если же электроны летят по каким-то известным траекториям (а рисунок наводит именно на эту мысль), то дифракционной картины не будет.


> Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

>


Плоховато. Дифракционная картина наблюдается именно тогда, когда о траекториях электронов ничего не известно (иначе говоря, у электрона нет траектории). Если же электроны летят по каким-то известным траекториям (а рисунок наводит именно на эту мысль), то дифракционной картины не будет.


> И да и нет.
> Да - потому, что диффракция будет происходить и в этом случае. Однако, чтобы диффракционная картина совпадала с диффракционной картины от плоской волны необходимо достаточно большёе расстояние между электронами. Чтобы по отношению к диффракции можно было бы пренебречь кулоновским взаимодействием между электронами. Этому условию приведённая картинка не удовлетворяет. Поэтому в этом ("классическом") смысле диффракции не будет.

Можно считать, что время пролёта очень мало и кулоновские силы не успевают изменить траекторию.

> Или в Вашем вопросе может быть содержался другой подтекст? Может быть Вас интересовало как представить себе движение электорона и движется ли он по каким-то траекториям (может быть этот вопрос Вы хотели задать рисунком)?

Если бы я показал щели, то можно было бы проследить всю траекторию электрона от источника до экрана и дифракции не возникло бы. При закрытых щелях редукция волновой функции происходит уже после вылета электронов из синего цилиндра и, кажется, картинка в принципе правильно отображает эксперимент. Т.е. получается, что наличие на рисунке цилиндра (обозначен синем) принципиально важно для наблюдения дифракции. В этом собственно и состоял вопрос.

Интересно ещё вот что. А если концы у цилиндра открыты и, например, свет от ламп проникает к щелям, но щели закрыты от наших глаз. Будет ли при этом наблюдаться дифракция? Т.е. что вызывает редукцию: наше наблюдение или взаимодействие с фотонами?

> > Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

> >


> Т.е. что вызывает редукцию: наше наблюдение или взаимодействие с фотонами?

Взаимодействие с фотонами. Наблюдать за ними или нет - роли не играет.


> Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.


На мой взгляд не очень. Картинка с дифракцией плоской волны будет более правильной. В данном эксперименте редукция происходит на детекторе. До этого
сказать что-либо о траектории эелнктрона не возможно. Прошу заметить что дифракция будет даже от одного электрона на щели. Более того она будет даже от
двух атомов (такой эксперимент был поставлен с фотонами).

Собственно это отчасти еще и вопрос какой интерпретации КМ придерживаться.


> Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

Ко всему сказанному еще одно замечание: у Вас дифракционная картина какая-то неестественная. Интенсивности полос одинаковые, а должны быть разные.


> > Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

> >

> Плоховато. Дифракционная картина наблюдается именно тогда, когда о траекториях электронов ничего не известно (иначе говоря, у электрона нет траектории). Если же электроны летят по каким-то известным траекториям (а рисунок наводит именно на эту мысль), то дифракционной картины не будет.

Положение электронов неизвестно внутри синего цилиндра. Именно там происходит дифракция. В принципе я согласен, что это трудно понять из рисунка, но если говорить по физике явления, то неопределённость электронов должна быть непосредственно в момент дифракциии, а не у источника и детектора.


> > Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

> На мой взгляд не очень. Картинка с дифракцией плоской волны будет более правильной. В данном эксперименте редукция происходит на детекторе.

Я согласен, что картинка получается неубедительной и пожалуй больше запутывает, чем поясняет что-то. Однако, детектор - это не только материал экрана. Думаю что в принципе положение электрона можно определить каким-либо способом ещё до того как он достигнет экрана. Будем, например, пропускать поток света в пространстве между экраном и щелями. В данном случае детектором будет поток света, так как по его дифракции положения электронов локализуются. В конце концов мы можем поставить на пути пучка электронов тонкий сцинтиллятор, который лишь немного затормозит электрон, но не поглотит его.


> > > Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

> > На мой взгляд не очень. Картинка с дифракцией плоской волны будет более правильной. В данном эксперименте редукция происходит на детекторе.

> Я согласен, что картинка получается неубедительной и пожалуй больше запутывает, чем поясняет что-то. Однако, детектор - это не только материал экрана. Думаю что в принципе положение электрона можно определить каким-либо способом ещё до того как он достигнет экрана. Будем, например, пропускать поток света в пространстве между экраном и щелями. В данном случае детектором будет поток света, так как по его дифракции положения электронов локализуются. В конце концов мы можем поставить на пути пучка электронов тонкий сцинтиллятор, который лишь немного затормозит электрон, но не поглотит его.

В дополнении к дифракции на щели будет еще и дифракция ( или любое другое искажение фолновой функции, в принципе можно и дисперсию получить) на сцинтилляторе, только и всего. То бишь мы увидим что в результате взаимодействия с электроном в сцинтилляторе что-то произошло. Картину это ни как не прояснит. В КМ до момента срабатывания детектора можно говорить только о волновой функции и о величинах непосредственно с ней связанных. То бишь можно говорить о средней координате или импульсе, о вероятности обнаружить (измерить) электрон в точке. Но это отнюдь не означает, что если его обнаружили в этой точке то он "летел" к ней по прямой, или по какой-либо другой кривой от места испускания.
В КМ в уравнении шредигера есть только волновая функция системы все остальные вопросы вроде "а какже действительно летел электрон?" бессмысленны. Волновая функция полностью описывает электрон. В КМ она и есть электрон, больше мы о нем ничего не знаем.


> > > Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

> > >

> > Плоховато. Дифракционная картина наблюдается именно тогда, когда о траекториях электронов ничего не известно (иначе говоря, у электрона нет траектории). Если же электроны летят по каким-то известным траекториям (а рисунок наводит именно на эту мысль), то дифракционной картины не будет.

> Положение электронов неизвестно внутри синего цилиндра. Именно там происходит дифракция. В принципе я согласен, что это трудно понять из рисунка, но если говорить по физике явления, то неопределённость электронов должна быть непосредственно в момент дифракциии, а не у источника и детектора.

Именно у детектора. Можно поставить следущую пару щелей. Картина дифракции будет именно от падающей волны которая дифракировала на первой щели. А не от независимых электронов, пусть и летящих под разными углами исходя из предлагаемой тобой картины.
Еще раз в КМ до момента измерения (взаимодействием с детектором) у системы есть только волновая функция и ничего больше.


> > > > Можно ли так изобразить известный опыт по дифракции электронов на щелях? Не будет ли в этом какой-либо принципиальной ошибки? Щели находятся в синем цилиндре, так что мы их не видим.

> > > На мой взгляд не очень. Картинка с дифракцией плоской волны будет более правильной. В данном эксперименте редукция происходит на детекторе.

> > Я согласен, что картинка получается неубедительной и пожалуй больше запутывает, чем поясняет что-то. Однако, детектор - это не только материал экрана. Думаю что в принципе положение электрона можно определить каким-либо способом ещё до того как он достигнет экрана. Будем, например, пропускать поток света в пространстве между экраном и щелями. В данном случае детектором будет поток света, так как по его дифракции положения электронов локализуются. В конце концов мы можем поставить на пути пучка электронов тонкий сцинтиллятор, который лишь немного затормозит электрон, но не поглотит его.

> В дополнении к дифракции на щели будет еще и дифракция ( или любое другое искажение фолновой функции, в принципе можно и дисперсию получить) на сцинтилляторе, только и всего. То бишь мы увидим что в результате взаимодействия с электроном в сцинтилляторе что-то произошло. Картину это ни как не прояснит. В КМ до момента срабатывания детектора можно говорить только о волновой функции и о величинах непосредственно с ней связанных. То бишь можно говорить о средней координате или импульсе, о вероятности обнаружить (измерить) электрон в точке. Но это отнюдь не означает, что если его обнаружили в этой точке то он "летел" к ней по прямой, или по какой-либо другой кривой от места испускания.
> В КМ в уравнении шредигера есть только волновая функция системы все остальные вопросы вроде "а какже действительно летел электрон?" бессмысленны. Волновая функция полностью описывает электрон. В КМ она и есть электрон, больше мы о нем ничего не знаем.

Спасибо за комментарии.


> > Т.е. что вызывает редукцию: наше наблюдение или взаимодействие с фотонами?

> Взаимодействие с фотонами. Наблюдать за ними или нет - роли не играет.

Не надо понимать слово "наблюдение" в бытовом смысле. Любой эксперимент, в котором мы пытаемся измерить положение электронов есть наблюдение. Чем это заканчивается для дифракционной картины мы хорошо знаем.



> Я согласен, что картинка получается неубедительной и пожалуй больше запутывает, чем поясняет что-то. Однако, детектор - это не только материал экрана. Думаю что в принципе положение электрона можно определить каким-либо способом ещё до того как он достигнет экрана. Будем, например, пропускать поток света в пространстве между экраном и щелями. В данном случае детектором будет поток света, так как по его дифракции положения электронов локализуются. В конце концов мы можем поставить на пути пучка электронов тонкий сцинтиллятор, который лишь немного затормозит электрон, но не поглотит его.

Esli propuskat' potok sveta s dlinnoi volny men'she poloviny rasstoianiia mejdu sheliami, to dlia teh elektronov, kotorye provzaimodeistvovali s fotonami difrakcionnaia kartina ischeznet


> > Я согласен, что картинка получается неубедительной и пожалуй больше запутывает, чем поясняет что-то. Однако, детектор - это не только материал экрана. Думаю что в принципе положение электрона можно определить каким-либо способом ещё до того как он достигнет экрана. Будем, например, пропускать поток света в пространстве между экраном и щелями. В данном случае детектором будет поток света, так как по его дифракции положения электронов локализуются. В конце концов мы можем поставить на пути пучка электронов тонкий сцинтиллятор, который лишь немного затормозит электрон, но не поглотит его.

> Esli propuskat' potok sveta s dlinnoi volny men'she poloviny rasstoianiia mejdu sheliami, to dlia teh elektronov, kotorye provzaimodeistvovali s fotonami difrakcionnaia kartina ischeznet

Измерение проводится уже после дифракции, за экраном с щелями. Такое измерение мне кажется не должно разрушать дифракции. Однако чем точнее будет производиться измерение координаты электрона, тем более хаотическими будут получаться измеренные значения. Более или менее плавная траектория получится лишь, если измерять координаты электрона с небольшой стапенью точности, как, например, по конденсации капелек пара в камере Вильсона.


> > Esli propuskat' potok sveta s dlinnoi volny men'she poloviny rasstoianiia mejdu sheliami, to dlia teh elektronov, kotorye provzaimodeistvovali s fotonami difrakcionnaia kartina ischeznet

> Измерение проводится уже после дифракции, за экраном с щелями. Такое измерение мне кажется не должно разрушать дифракции. Однако чем точнее будет производиться измерение координаты электрона, тем более хаотическими будут получаться измеренные значения. Более или менее плавная траектория получится лишь, если измерять координаты электрона с небольшой стапенью точности, как, например, по конденсации капелек пара в камере Вильсона.

V sluchae, esli tochnost' vashego izmereniaia dostatochna dlia togo, chto by opredelit' cherez kakuiu shel' proshel elektron, difrakcionnoi kartiny ne budet.


Voz'mite knijku R.Feimann "Kvantovaia mehanika i integraly po traektoriiam", tam etot experiment horosho razobran. D.


> > > Esli propuskat' potok sveta s dlinnoi volny men'she poloviny rasstoianiia mejdu sheliami, to dlia teh elektronov, kotorye provzaimodeistvovali s fotonami difrakcionnaia kartina ischeznet

> > Измерение проводится уже после дифракции, за экраном с щелями. Такое измерение мне кажется не должно разрушать дифракции. Однако чем точнее будет производиться измерение координаты электрона, тем более хаотическими будут получаться измеренные значения. Более или менее плавная траектория получится лишь, если измерять координаты электрона с небольшой степенью точности, как, например, по конденсации капелек пара в камере Вильсона.

> V sluchae, esli tochnost' vashego izmereniaia dostatochna dlia togo, chto by opredelit' cherez kakuiu shel' proshel elektron, difrakcionnoi kartiny ne budet.

Цилиндр (синего цвета) предусмотрен на рисунке именно для того, чтобы не возмущать дифракцию электронов на щелях. Мы не знаем через какую щель пролетел электрон. Суть первоначального вопроса сводилась к тому можем ли мы уже потом (после дифракции и вылета электрона из цилиндра) рассматривать его движение как классической частицы, так чтобы на экран падал поток частиц как изображено на рисунке. Мне кажется, что такая визуализация не содержит принципиальной ошибки (как если бы на рисунке были видны щели). Однако из ответов я понял, что подобная визуализация порождает больше вопросов чем ответов, и поэтому я решил её не использовать, заменив соответствующую анимацию на некую абстрактную дифракционную картинку:
http://physics.nad.ru/new/English/top_ref.htm

Очень чётко это ощущение сформулировал Бел, сказав, что "Если же электроны летят по каким-то известным траекториям (а рисунок наводит именно на эту мысль), то дифракционной картины не будет". Большинство же прочих комментариев было в общем не по теме и обсуждались некоторые довольно понятные вещи, которые вызывают на этом форуме неутихающие дискуссии. Ещё раз спасибо всем за помощь.


> > И да и нет.
> > Да - потому, что диффракция будет происходить и в этом случае. Однако, чтобы диффракционная картина совпадала с диффракционной картины от плоской волны необходимо достаточно большёе расстояние между электронами. Чтобы по отношению к диффракции можно было бы пренебречь кулоновским взаимодействием между электронами. Этому условию приведённая картинка не удовлетворяет. Поэтому в этом ("классическом") смысле диффракции не будет.

> Можно считать, что время пролёта очень мало и кулоновские силы не успевают изменить траекторию.

> > Или в Вашем вопросе может быть содержался другой подтекст? Может быть Вас интересовало как представить себе движение электорона и движется ли он по каким-то траекториям (может быть этот вопрос Вы хотели задать рисунком)?

> Если бы я показал щели, то можно было бы проследить всю траекторию электрона от источника до экрана и дифракции не возникло бы. При закрытых щелях редукция волновой функции происходит уже после вылета электронов из синего цилиндра и, кажется, картинка в принципе правильно отображает эксперимент. Т.е. получается, что наличие на рисунке цилиндра (обозначен синем) принципиально важно для наблюдения дифракции. В этом собственно и состоял вопрос.

> Интересно ещё вот что. А если концы у цилиндра открыты и, например, свет от ламп проникает к щелям, но щели закрыты от наших глаз. Будет ли при этом наблюдаться дифракция? Т.е. что вызывает редукцию: наше наблюдение или взаимодействие с фотонами?

Последний вопрос есть следствие достатоно широко распространённого заблуждения. И он не корректен. Не корректен потому, что предпологает предполагает диффракцию как следствие редукции. Причиной диффракции (как и многих других квантовомехнических эффектов) не является наблюдатель. Любая физическя теория (как и любая теория) потому и яляется таковой, что объективна. То есть законы в ней фигурирующие не зависят от людей, от их желания проводить опыты или нет, от того живы ли люди вообще или нет. В структуру теории квантовой механики нблюдатель включается только на словах. И это происходит в следствии субъективно идеалистической мировоззренческй установки. Широко известным, ярким примером которой является философия Канта. Согласно которой Всё окружающее вокруг нас существует лишь потому, что ы об этом думем. То есть всё происходит лишь в нашем воображении. Например, омпьютер существует только тогда, когда о нём кто-то думает. Для другого же человека в тот же моент этого же компьютера не существует, если он о нём не думает. В квантовой механике с момента её возникновения существует анлогичная ошибка. Только с заменой слова думть на измерять.
Квнтовомехнические эффекты объясняются без привлечения наблюдателя (в том сысле, как это обычно имеется в виду). При этом вовсе не требуется обращться к детерминизму в духе Ньютона.


> Любая физическя теория (как и любая теория) потому и яляется таковой, что объективна.

Неправильно. Теория - модель со своей областью применимости.

> То есть законы в ней фигурирующие не зависят от людей, от их желания проводить опыты или нет, от того живы ли люди вообще или нет. В структуру теории квантовой механики нблюдатель включается только на словах.

Квантовая механика заканчивается после вмешательства наблюдателя.

> И это происходит в следствии субъективно идеалистической мировоззренческй установки. Широко известным, ярким примером которой является философия Канта. Согласно которой Всё окружающее вокруг нас существует лишь потому, что ы об этом думем. То есть всё происходит лишь в нашем воображении. Например, компьютер существует только тогда, когда о нём кто-то думает. Для другого же человека в тот же моент этого же компьютера не существует, если он о нём не думает. В квантовой механике с момента её возникновения существует анлогичная ошибка. Только с заменой слова думть на измерять.

Философия.


> И это происходит в следствии субъективно идеалистической мировоззренческй установки. Широко известным, ярким примером которой является философия Канта. Согласно которой Всё окружающее вокруг нас существует лишь потому, что ы об этом думем. То есть всё происходит лишь в нашем воображении. Например, омпьютер существует только тогда, когда о нём кто-то думает. Для другого же человека в тот же моент этого же компьютера не существует, если он о нём не думает.

Переврали Вы Канта.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100