محاكي تجربة الشق المزدوج
المعادلات في هذه المحاكاة
| λ | طول الموجة λ (cm) | المسافة بين قمم الموجات؛ الصورة حوض تموجات، لذا الأطوال بالسنتيمتر | |
|---|---|---|---|
| d | المسافة بين الشقين d (cm) | من منتصف أحد الشقين إلى منتصف الآخر | |
| L | البعد من الشقين إلى الجدار | ثابت عند 14.5 cm في هذه الصورة | |
| Δy | المسافة بين الأهداب | المسافة بين الأشرطة المضيئة المتجاورة على الجدار | |
| A | السعة A (ارتفاع الموجة) | مدى ارتفاع الموجات المرسومة فقط؛ والنمط لا يعتمد عليه |
بالقيم الحالية:
| θ | الزاوية من خط المركز | إلى نقطة على الجدار | |
|---|---|---|---|
| m | رقم الهدب | 0 للشريط المضيء الأوسط، ثم ±1، ±2 نحو الخارج؛ مضيء حيث يختلف المساران بعدد صحيح من الأطوال الموجية |
بالقيم الحالية:
| I | السطوع على الجدار | حد cos² يصنع الأهداب، وحد sinc² الناتج عن عرض الشق يخفتها نحو الجانبين | |
|---|---|---|---|
| a | عرض الشق a (cm) | الشقوق الأضيق تنشر النمط أوسع؛ sinc(u) = sin(u) ÷ u | |
| x | الموضع على طول الجدار | مقيس من المنتصف |
بالقيم الحالية:
| P | احتمال أن يسقط جسيم عند x | كل جسيم يسقط في نقطة عشوائية واحدة، مسحوبة من النمط نفسه الذي تصنعه الموجات، فتتكون الأهداب نقطة بنقطة | |
|---|---|---|---|
| N | الجسيمات المطلقة | معدودة منذ مسح الجدار |
| مع تشغيل كاشف الشق | معرفة الشق الذي استخدمه كل جسيم تزيل حد التداخل cos²، فيبقى شريط ضبابي واحد لكل شق |
كيف تستخدم محاكي الشق المزدوج
- في وضع الموجات، تصل الموجات المستوية من الحافة القريبة، وتمر عبر فتحتي الحاجز، وتنتشر كمجموعتين من الموجات الدائرية. ويعرض الجدار الخلفي النمط الناتج من حزم مضيئة ومظلمة.
- انتقل إلى وضع الجسيمات فتُطلق الجسيمات واحدًا تلو الآخر. كل منها يسقط في نقطة على الجدار، ومع ذلك تكوّن النقاط الحزم نفسها. فعّل كاشف الشق فتختفي الحزم، تاركة بقعة منتشرة لكل شق.
- قصّر الطول الموجي أو باعد بين الشقين لتتقارب الحزم، كما تتنبأ Δy = λL ÷ d؛ وضيّق الشقين لينتشر النمط كله.
الأسئلة الشائعة
ماذا تثبت تجربة الشق المزدوج؟
أن الموجات التي تمر عبر فتحتين تتداخل: تتجمع في اتجاهات وتتلاشى في أخرى، فتعطي نمطًا من حزم مضيئة ومظلمة. استخدمها يونغ عام 1801 ليثبت أن الضوء موجة. وحين تُجرى بإلكترونات أو فوتونات منفردة، تظل الحزم تظهر نقطة بنقطة، وهذا من أسس ميكانيكا الكم.
لماذا يدمر كشف الشق النمط؟
الجسيم غير المرصود يمر عبر الشقين كموجة ويتداخل مع نفسه، فلا يسقط إلا حيث يتجمع المساران. قياس الشق الذي استخدمه يجبره على المرور عبر أحدهما، والشق الواحد لا يعطي تداخلًا، بل البقعة المنتشرة لشق واحد فقط. ليس هذا عطلًا في الجهاز: هكذا تتصرف الجسيمات الكمومية.
أين الحزم المضيئة؟
عند الزوايا التي يختلف فيها المساران بعدد صحيح من الأطوال الموجية: d sin θ = mλ. على جدار يبعد L تكون المسافة بين الحزم Δy = λL ÷ d، فالشقان الأقرب أو الطول الموجي الأكبر يباعدان بينها أكثر. ويحدد عرض الشق الغلاف sinc² الذي يخفت الحزم الخارجية.
ما الوحدات؟
الصورة حوض موجات، فالطول الموجي والمسافة بين الشقين وعرضهما بالسنتيمترات، والجدار على بعد 14.5 cm. والمعادلات نفسها تعطي رقم الليزر المذكور تحت الصورة (ضوء 650 nm، وشقان على بعد 0.25 mm، وشاشة على بعد 2 m: حزم كل 5.2 mm) وتجربة الإلكترونات، حيث λ نحو 0.05 nm.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.