電子diffraction

你意思係話有 interference pattern？

首先講下入 single slit 點解有 diffraction。
根據海森堡測不準原理（Heisenberg Uncertainty Principle），我們不可能同時精確得一個運動粒子的動量和位置，而其動量（momentum）和位置（position）的不準度（分別為 Δp 和 Δx），有以下的關係：
ΔpΔx ≧ h/4π　其中 h 為普朗克常數（Planck's constant）

現在，假設一群粒子都往同一個方向運動，例如平面座標的 x 方向。這時，這些粒子在 y 方向（即垂直於 x 方向）的動量當然等於零，但我們想知道它們在 y 方向的位置，因此在 y 方向上加了一道有個開口的屏障。
於是，通過這個開口的粒子，在 y 方向的位置正正就是這個開口的位置，要減少這個位置量測的不準度，只需把開口變小。
但當這個開口小到接近粒子的大小而變成一個狹縫（slit）時，我們發現不只在狹縫的正後方有粒子出現，狹縫左右兩旁也都有粒子出現，表示有些粒子不再只朝 x 方向前進。換句話說，這些粒子在 y 方向上也有些速度與動量。
原先我們可以確定在 y 方向的動量等於零，因為測量了 y 方向的位置，在 y 方向上的動量就產生了不準度，因此繞射（diffraction）現象便發生了。

在雙狹縫實驗（double-slit experiment）裡，當發射器每一次只發射一粒電子時，電子經過兩個狹縫的機率是一樣的，所以螢幕上看到的結果就好像電子同時經過了兩道狹縫而因疊加（superposition）而造成自身干涉的現象。（因為很難這種電子「分身」的現象，所以用 wave 特性去想像是比較好的；但我們不能只用 wave 的理論去解釋，因為單粒電子打在螢幕上只有一點，並不是 wave 理論預測把能量散佈在螢幕上的。）正因為如此，每次發射的單粒電子都只和自身作干涉，經過一段時間後，螢幕上的點便會組成「明暗相間」的圖樣。
再者，實驗結果顯示，若我們在其中一狹縫旁加一偵測器，以確定電子的行徑時（偵測到的電子表示讓電子通有有偵測器的狹縫，反之則表示該電子經過另外一個狹縫），電子出現的機率波崩潰了（即再不是一半一半的機會。在量子力學中以一個波 (wave) 的幅度 (amplitude) 來比喻機率強度），干涉現象消失，取而代之的只是單狹縫的繞射（diffraction）行為。

這些現象就跟 wave 一樣，所以我們能用 wave 的特性來解釋。