Эксперимент с двумя щелями

Разницу между поведением частиц и волн можно увидеть в эксперименте по рассеянию на экране с двумя щелями.

Если рассеиваются классические частицы (например, маленькие шарики, размеры которых много меньше размера щели), то при поочередном открытии одной из щелей будет получаться одинаковая картина распределения числа шариков, попавших в ту или иную точку детектора. Но если открыть обе щели, то распределение числа шариков будет равно сумме распределений от каждой из щелей. Это можно объяснить тем, что каждый шарик рассеивается на одной из щелей совершенно независимо от других и вероятность попадания шарика в какую-то точку детектора совершенно не зависит от того, есть другие шарики или их нет. Таким образом, по законам классической физики при рассеянии частиц складываются вероятности независимых событий:

Р = Р₁ + Р₂. (4)

Если на экран с двумя щелями падает монохроматическая световая волна, то при поочередном открытии каждой из щелей возникает картина распределения интенсивности, показанная на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 Картина распределения интенсивности световой волны при поочередном открытии каждой из щелей

Рисунок 2 Картина распределения интенсивности световой волны при поочередном открытии каждой из щелей

Однако при одновременном открытии обеих щелей возникает типичная интерференционная картина с чередующимися максимумами и минимумами, соответствующая сложению амплитуд волн: амплитуда суммарной волны в точке О.

А = А₁ + А₂. (5)

Рисунок 3 Картина распределения интенсивности световой волны при одновременном открытии обеих щелей

Аналогом распределения вероятности попадания шарика в какую-то точку детектора служит распределение интенсивности света.

Рисунок 4 Картина распределения вероятности шарика при поочередном открытии каждой из щелей