Het dubbelspletenexperiment in de kwantummechanica is een experiment dat in 1801 voor het eerst werd uitgevoerd door de natuurkundige Thomas Young. Het toont aan dat licht zowel een golfkarakteristiek als een deeltjeskarakteristiek heeft, en dat deze karakteristieken onafscheidelijk zijn. Men zegt dus dat licht golf-deeltjes dualiteit heeft, en niet alleen een golf of alleen een deeltje is. Hetzelfde geldt voor elektronen en andere kwantumdeeltjes.
Tweespletenexperiment
Het experiment
De basisversie van dit experiment is zeer eenvoudig. Het vereist slechts een dubbel spleetapparaat zoals op de foto, iets om het dubbel spleetapparaat stil te houden, en een goede laser zoals het soort dat door arbeiders wordt gebruikt om rechte lijnen te "trekken" wanneer zij bouwen. De laser wordt ondersteund, zodat hij alleen bewust kan worden bewogen. Hij wordt gericht op het centrale punt tussen de twee spleten vanaf een punt op ongeveer een halve meter afstand. Iets als een filmscherm of een gladde witte muur wordt enkele meters verderop aan de andere kant van de dubbele spleet opgesteld. Wanneer alles is gefixeerd, verschijnt een patroon van lichte en donkere banden.
Lasers kunnen één of meer fotonen produceren wanneer ze een bepaalde hoeveelheid elektriciteit krijgen. Het foton of de fotonen komen binnen een bekende tijd uit een heel klein gaatje. De lichtsnelheid is bekend, dus de tijd dat de fotonen op het scherm verschijnen kan worden voorspeld. Wanneer fotonen één voor één worden geproduceerd, verschijnen op het scherm afzonderlijke lichtvlekken. Als fotonen golven waren, zouden we verwachten dat ze zich tijdens hun reis verspreiden en een groot deel van het scherm beslaan, maar dat gebeurt nooit. Als fotonen deeltjes waren, zouden we verwachten dat ze verschijnen op twee punten op het scherm die verbonden zijn met de laser door de twee spleten in het midden. Maar ook dat gebeurt niet.
Toen Thomas Young dit experiment deed, had hij geen laser. Hij begreep het door zich licht voor te stellen als watergolven. Hij dacht dat lichtgolven zich vanaf de lichtbron verspreidden als golven die zich verspreiden vanaf een kiezelsteen die in een vijver valt, en dat wanneer de golffronten de dubbele spleten raken, de oorspronkelijke golf bij de twee spleten doorkomt en er vanaf dat moment twee verschillende golven zijn. Het was gemakkelijk om uit te vinden hoe twee golven op elkaar inwerken om de heldere en donkere banden (vaak "franjes" genoemd) op het scherm te produceren. Hij zei dat hij de theorie had bewezen dat licht golven zijn.
Maar er waren grote problemen. Licht verscheen niet op het scherm als golven die eroverheen spoelden. Licht werd begrepen als zwermen fotonen die afzonderlijk het detectiescherm raakten. En, heel verrassend, een enkel foton kon met zichzelf interfereren alsof het een enkele golf was die voldeed aan de oude golfbeschrijving. Het splitste zich in twee golven bij de dubbele spleet, en die werden dan gecombineerd bij het scherm.
Belang voor de fysica
Het dubbelspletenexperiment werd een klassiek gedachte-experiment vanwege de duidelijke uitleg van de centrale puzzels van de kwantummechanica.
Belang voor de filosofie
Het dubbelspletenexperiment is van groot belang geweest voor filosofen, omdat het kwantummechanische gedrag dat het laat zien hen heeft gedwongen hun ideeën over klassieke concepten zoals:
- "deeltjes",
- "golven",
- "locatie",
- "beweging van de ene plaats naar de andere" en
- "observatie".
Ervaring in de microwereld van subatomaire deeltjes dwingt ons om een aantal van onze meest gewone ideeën te herzien.[why?]
Andere websites
- Kwantumfysica verklaart het double slit experiment (cartoon uit de film "What the Bleep do we know?)
- Filmpje van een dubbelspletenexperiment met elektronen. U ziet afzonderlijke elektronen het scherm raken, en u ziet hoe de franjes zich na verloop van tijd opbouwen.
Vragen en antwoorden
V: Wat is het dubbel-spleet experiment?
A: Het dubbel-litsexperiment in de kwantummechanica is een experiment dat voor het eerst werd uitgevoerd door de natuurkundige Thomas Young in 1801. Het toont aan dat licht zowel een golfkarakter als een deeltjeskarakter heeft, en dat deze karakters onafscheidelijk zijn.
V: Wie voerde voor het eerst het dubbelspletenexperiment uit?
A: Het dubbel-literexperiment werd voor het eerst uitgevoerd door de natuurkundige Thomas Young in 1801.
V: Wat toont het dubbel-litsexperiment aan?
A: Het dubbel-litsexperiment toont aan dat licht zowel een golf- als een deeltjeskarakter heeft, en dat deze karakters onafscheidelijk zijn. Men zegt dus dat licht golf-deeltjes dualiteit heeft en niet alleen een golf of alleen een deeltje is. Hetzelfde geldt voor elektronen en andere kwantumdeeltjes.
V: Is het mogelijk dat licht alleen een golf of alleen een deeltje is?
A: Nee, het is niet mogelijk dat licht alleen een golf of alleen een deeltje is; in plaats daarvan heeft het tegelijkertijd de eigenschappen van golven en deeltjes - dit verschijnsel staat bekend als golf-deeltje dualiteit. Dit geldt ook voor elektronen en andere kwantumdeeltjes.
V: Welk type dualiteit heeft licht?
A: Licht heeft de zogenaamde "golf-deeltjes dualiteit" - dit betekent dat het tegelijkertijd de eigenschappen van golven en deeltjes heeft. Dit geldt ook voor elektronen en andere kwantumdeeltjes.
V: Geldt dit ook voor elektronen?
A: Ja, hetzelfde principe van het gelijktijdig hebben van beide eigenschappen van golven en deeltjes - bekend als "golf-deeltje dualiteit" - geldt ook voor elektronen en andere kwantumdeeltjes.
V: Wanneer werd dit verschijnsel bekend als "golf-deeltje dualiteit"?
A: Golf-deeltjesdualiteit werd algemeen aanvaard nadat de experimenten van Thomas Young in 1801 met het Double Slit Experiment aantoonden dat licht tegelijkertijd de eigenschappen van golven en deeltjes had.