分类:Dirac三偏振片实验

来自Big Physics


实验仪器

三片偏振片,如果需要线下老师演示,则六片。也可以参考网上的教师演示。

实验目的

帮助学生认识到,把光子看作要么是水平偏振要么是竖直偏振的两状态小球模型是不能解释三偏振片的实验结果的。

当然,对于已经学习过经典波的学习者,可以进一步体会到把光看作可以做矢量分解和叠加的经典波可以从数学上解释现象,但是不能解释单光子下的三偏振片实验现象(这个实验真的要做,需要单光子光源,因此,只能通过视频演示单光子也可以做这个实验)。

进而,给将来真的构建光的正确的概念和数学模型做准备。

同时,这个实验也启发学习者思考——是否直觉上更有道理更容易理解跟科学无关,科学只要求用上合适的概念模型和数学模型之后得到的结果和实验相符。这促进了学习者对什么是科学的理解。

实验典型流程

  1. 用一片偏振片展示“一片偏振片挡住(透过去)了一半的光”。
  2. 用两片偏振片相同方向展示“透过第一片的光具有第一片的特定方向”,于是“可以完全通过相同方向的第二片”。
  3. 用两片偏振片相互垂直展示“透过第一片的光具有第一片的特定方向”,于是“完全不能通过垂直方向的第二片”。
  4. 这时候双状态光子模型可以解释上面的所有实验结果。
  5. 用两片相互垂直的偏振片之间插入第三片偏振片,转动中间这片偏振片,看到有的位置光子可以透过。
  6. 这个时候发现,双状态光子模型不能解释——多插入一个挡光的无论如何也不应该可以允许更多的光过去。

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