為了幫助廣大考生系統的復習2013年注冊環保工程師考試，全面的了解環保工程師考試教材的相關重點，中大網校編輯部編輯特針對環保工程師考試知識點進行講解，希望對您參加本次考試有所幫助，并在此預祝您金榜提名！

量子力學原理

為了確定起見，我們用光做實驗。按照通常的命名法，光量子稱為“光子”。光作為粒子(亦即光子)的呈現最清楚地發生在屏幕上。光以分立的定域性的能量單位到達那里，這能量按照普郎克公式E=hv恒定地和頻率相關。從未接收過“半個”(或任何部分，光子的能量雙縫實驗。光接收是以光子單位的完全有或完全沒有的現象。只有整數個光子才被觀察到。

然而，光子通過縫隙時似乎產生了類波動的行為。先假定只有一條縫是開的(另一條縫被堵住)。光通過該縫后就被散開來，這是被稱作光衍射的波動傳播的一個特征。但是，這些對于粒子的圖像仍是成立的?？梢韵胂罂p隙的邊緣附近的某種影響使光子隨機地偏折到兩邊去。當相當強的光也就是大量的光子通過縫隙時，屏幕上的照度顯得非常均勻。但是如果降低光強度，則人們可斷定，其亮度分布的確是由單獨的斑點組成——和粒子圖像相一致——是單獨的光子打到屏幕上。亮度光滑的表觀是由于大量的光子參與的統計效應。(為了比較起見，一個60瓦的電燈泡每一秒鐘大約發射出10^20個光子!)光子在通過狹縫時的確被隨機地彎折——彎折角不同則概率不同，就這樣地得到了所觀察到的亮度分布。

然而，當我們打開另一條縫隙時就出現了粒子圖像的關鍵問題!假設光是來自于一個黃色的鈉燈，這樣它基本上具有純粹的非混合的顏色——用技術上的術語稱為單色的，也即具有確定的波長或頻率。在粒子圖像中，這表明所有光子具有同樣的能量。此處波長約為5×10-7米。假定縫隙的寬度約為0.001毫米，而且兩縫相距0.15毫米左右，屏幕大概在一米那么遠。在相當強的光源照射下，我們仍然得到了規則的亮度模式。但是現在我們在屏幕中心附近可看到大約三毫米寬的稱為干涉模式的條紋的波動形狀。我們也許會期望第二個縫隙的打開會簡單地把屏幕的光強加倍。如果我們考慮總的照度，這是對的。但是現在強度的模式的細節和單縫時完全不同。屏幕上的一些點——也就是模式在該處最亮處——照度為以前的四倍，而不僅僅是二倍。在另外的一些點——也就是模式在該處最暗處——光強為零。強度為零的點給粒子圖像帶來了最大的困惑。這些點是只有一條縫打開時粒子非常樂意來的地方?，F在我們打開了另一條縫，忽然發現不知怎么搞的光子被防止跑到那里去。我們讓光子通過另一條途徑時，怎么會在實際上變成它在任何一條途徑都通不過呢·

二、光的波動

在光子的情形下，如果我們取它的波長作為其“尺度”的度量，則第二條縫離開第一條縫大約有300倍“光子尺度”那么遠(每一條縫大約有兩個波長寬)，這樣當光子通過一條縫時，它怎么會知道另一條縫是否被打開呢·事實上，對于“對消”或者“加強”現象的發生，兩條縫之間的距離在原則上沒有受到什么限制。

當光通過縫隙時，它似乎像波動而不像粒子那樣行為。這種抵消——對消干涉——是波動的一個眾所周知的性質。如來兩條路徑的每一條分別都可讓光通過，而現在兩條同時都開放，則它們完全可能會相互抵消。我解釋了何以致此。如果從一條縫隙來的一部分光和從另一條縫隙來的“同相”(也就是兩個部分波的波峰同時發生，波谷也同時發生)，則它們將互相加強。但是如果它們剛好“反相”(也就是一個部分波的波峰重疊到另一部分的波谷上)，則它們將互相抵消。在雙縫實驗中，只要屏幕上到兩縫隙的距離之差為波長的整數倍的地方，則波峰和波峰則分別在一起發生，因而是亮的。如果距離差剛好是這些值的中間，則波峰就重疊到波谷上去，該處就是暗的。關于通常宏觀的經典波動同時以這種方式通過兩個縫隙沒有任何困惑之處。波動畢竟只是某種媒質(場)或者某種包含有無數很小點狀粒子的物體的一種“擾動”。擾動可以一部分通過一條縫隙，另一部分通過另一條縫隙。但是這里的情況非常不同;每一個單獨光子自身是完整的波動!在某種意義上講，每個粒子一下通過兩條縫隙并且和自身干涉!人們可將光強降得足夠低使得保證任一時刻不會有多于一個光子通過縫隙的附近。對消干涉現象，因之使得兩個不同途徑的光子互相抵消其實現的可能性，是加在單獨光子之上的某種東西。如果兩個途徑之中只有一個開放，則光子就通過那個途徑。但是如果兩者都開放，則兩種可能性奇跡般地互相抵消，而發現光子不能通過任一條縫隙!

光子是否在實際上分成了兩半并各自穿過一條縫隙呢·大多數物理學對這雙縫實驗樣的描述事物的方式持否定態度。他們堅持說，兩條途徑為粒子開放時，它們都對最后的效應有貢獻。它們只是二中擇一的途徑，不應該認為粒子為了通過縫隙而被分成兩半。我們可以考慮修正一下實驗，把一個粒子探測器放在其中的一條縫隙，用來支持粒子不能分成兩部分再分別通過兩縫隙的觀點。由于用它觀測時，光子或任何其他種類的粒子總是作為單獨整體而不是整體的一部分而出現，我們的探測器不是探測到整個光子，就是根本什么也沒探測到。然而，當把探測器放在其中的一條縫隙處，使得觀察者能說出光子是從哪一條縫隙通過時，屏幕上的波浪狀的干涉花樣就消失了。為了使干涉發生，顯然必須對粒子“實際上”通過那一條縫隙“缺乏知識”。

為了得到干涉，兩個不同選擇都必須有貢獻，有時“相加”——正如人們預料的那樣相互加強到兩倍——有時“相減”——這樣兩者會神秘地相互“抵消”掉。事實上，按照量子力學的規則，所發生的事比這些還更神秘!兩種選擇的確可以相加(屏幕上最亮的點)，兩者也的確可以相減(暗點);但它們實際上也會以另外奇怪的組合形式結合在一起，例如“選擇A”加上i乘以“選擇B”，事實上任何復數都能在“不同選擇的組合”中起作用!

編輯推薦：

2013年環保工程師考試專業知識二資料匯總

2013年環保工程師考試專業知識一資料匯總

更多關注：環保工程師考試成績查詢 考試培訓 報考條件 合格標準

（責任編輯：xll）

共2頁,當前第1頁  第一頁  前一頁  下一頁