幾個刷新我對雙縫實驗認知的視頻

幾個刷新我對雙縫實驗認知的視頻

戴榕菁

托馬斯楊的雙縫實驗據說是物理學史上將光的波動性一錘定音的裏程碑式的傑作。盡管我對之早就如雷貫耳，但一直所以要麽在網上看到的都是一堆科普人士在視頻裏用示意圖進行原理性的空談，要麽隻是看到沒有動靜的書麵介紹，我還以為可能因為是實驗條件比較苛刻，人們都做不出來呢。不僅如此，之前我在網上確實查到過一些雙縫實驗的視頻或圖像，但都是人們將托馬斯楊的光學雙縫實驗推廣到電子雙縫實驗以證明電子的波動性。而電子的單縫和雙縫實驗的一個特點是當電子通過一個狹縫時隻在接收屏幕上打出一個條紋，隻有在雙縫時才會排列出幹涉條紋。那些關於光線雙縫實驗的空談和關於電子雙縫實驗的視頻及圖像給我造成了一個錯覺，以為光學的單縫和雙縫實驗也是類似的情景。

但2026-2-4我在網上一下子查到好幾個真實的雙縫實驗的視頻，而且都是老片子，可見之前沒看到相關視頻與地球文明的技術水平無關。看了這幾個視頻之後，完全刷新了我對雙縫實驗的印象。

先來看下麵這個視頻：

 

 

（Physics Demos， Aug 20, 2016）

 

實驗中首先看到的是間距為0.25mm的雙縫實驗，那是在一組排列好的衍射光斑上刻出一排排細細的條紋。這讓我感到非常意外。雙縫實驗中占主導地位的居然仍然是和單縫實驗一樣的衍射光斑！然後實驗者將間距調為0.5mm，並在1m56s處聲稱那其實已經就是單縫實驗的結果了。但實際上我們這時仍然可以清晰地看到除了中央光斑之外的所有的衍射斑上的幹涉條紋，因而不能算是單縫實驗的結果，所以該視頻在這一點上做得太過粗糙。

再來看下麵這個視頻：

 

 

（Huygens Optics, Oct 5, 2020）

 

上麵這個視頻有幾點讓我感到意外和困惑。首先，不論是雙縫還是單縫，這個實驗中並沒有出現上麵那個視頻中的粗大的衍射光斑，而且在2m46s開始的那幾楨畫麵中的單縫實驗所顯現出的同樣相當整齊漂亮的條紋。按理說，既然是單縫的條紋應該屬於是衍射條紋，但它們明顯不同於上麵那個視頻中的衍射條紋，這個視頻中的單縫衍射條紋的粗細基本上和雙縫的幹涉條紋一樣，而不是上個視頻中那樣在衍射光斑上刻出幹涉條紋的樣子。當這個實驗的縫隙尺度是微米量級，而上麵那個視頻的縫隙尺度是0.5mm量級的，這應該是造成差別的原因。

另外，最讓我感到困惑的是他如何捕捉到兩組光波打到屏幕上在進行疊加幹涉的。要知道那可是光速呀。。。。平時我們最多看到一束光通過一個小孔打到牆上出現衍射條紋，而不會看到那些條紋是如何一點點形成並擴展的。這是因為條紋的間距是波長的倍數，那擴展的時間的量級是波長除以光速的量級，更確切地說，那是超光速的，因為光波在屏幕上的擴展速度是一種相速度，而相速度是可以超出光速的！

下麵這個視頻的內容表達形式相當粗糙而且概念講解也相當混亂，不過其結果還比較有意思：

 

 

（Looking Glass Universe， Apr 18, 2025）

 

這個視頻對於實驗的操作的介紹非常粗糙，她手裏拿著那個濾鏡在鏡頭前晃了一下，上麵明顯有著肉眼可見的幾道刻痕，她說那是加在雙縫後麵的偏振光濾鏡。問題是雙縫實驗的兩縫之間的間距應該象上麵兩個視頻介紹的那樣是肉眼看不出來的。她既沒有介紹她的縫寬也沒有介紹雙縫之間的距離，而且拿著一個上麵有著明顯刻痕的小濾鏡說那就是加在雙縫後麵的有著兩種偏振性的濾鏡----這就有點不嚴肅了。。。。因為首先要想讓那個小濾鏡正好在雙縫後麵分出涇渭分明的兩個區域不是容易的事情，絕不是象她那樣隨手一放就行的，因為那兩個縫隙之間的距離應該如前麵兩個視頻介紹的那樣小於0.5毫米。。。。不信，你自己在一張紙上畫一條直線，試著將那一條直線對準0.5mm的縫隙看看是否很容易。別忘了，在第一個視頻中實驗者把0.5mm的間距認作是等同於單縫實驗，而0.25mm才被他人做是雙縫實驗。

假設她雖然在鏡頭前顯得隨便，但她或她的團隊用了什麽特技確實將由雙縫射出的光整成了不同方向的偏振光。。。。那麽她的實驗結果還是有點意思---盡管她的概念講解仍然相當混亂。

哈，又一個反例（2026-2-5PM）

剛說過因為雙縫實驗要求兩縫間距很小所以上麵那個視頻在表現如何把雙縫分為兩個具有不同偏振性的區域上過於隨便，我就碰到下麵這個視頻：

 

在這個視頻裏，作者聲稱哪怕兩縫之間的間距達到一米，他都能得到幹涉條紋。不過，他的雙縫幹涉條紋看上去更象前麵的視頻中的單縫衍射條紋或者之前提到的電子雙縫實驗的條紋。

該視頻作者並由上述結果得出結論說：光子的大小是沒有上限的。在這個實驗中實驗者通過降低光強來製造所謂的單個光子。他不是唯一使用這種方法的人。Derek Muller在很多年前就用過這方法。這恐怕是目前市麵唯一一種用來製造所謂的單個光子的方法。其理論依據是光能公式E=hf，光能由頻率f決定。因此他們認為隻要保持頻率也就是顏色不變，將光線的能量降低就可以得到所謂的單個光子。但問題是，他們根本控製不了光線的能量，他們隻能控製發光的功率，也就是單位時間內發出的能量，但光線是以光速運行，很難想象他們能用粗糙的設備精確地將光能控製為單光子的能量。

討論

上麵的第三個視頻雖然在表達上不夠嚴肅，但在本文中卻起到了一個重要的作用，那就是印證了第一個視頻所演示的雙峰實驗結果在衍射光斑上刻出細紋的結果。而第五個視頻雖然隻有衍射，但也印證了第一和第三個視頻所呈現出的衍射光斑的排列。

結束語

從這幾個視頻來看，托馬斯楊的光學雙縫實驗並不像一些蹭流量的科普視頻紙上談兵時講的那麽簡單。。。。盡管牛頓就已經開始對光進行研究了，今天人類對於光的認識仍然很粗淺。

更重要地，這些視頻再一次印證了我過去這些年得出的這一結論：實驗物理學已遠遠地把理論物理甩在了後麵，以至於人們找不到合適的理論來解釋實驗的發現。。。。

有興趣進一步探索光的特性的讀者不妨也看看下麵這個關於衍射的視頻：

總之，今天對物理學感興趣的讀者應該有這樣一個概念：要想學好物理，多看視頻，多做實驗，別光聽紙上談兵的科普。。。。

 

 

[huiming1234]

讚認真精神。