Cómo aprender a hacer el experimento de la doble rendija sin ir a la universidad

Answer 1

Me pidieron que respondiera esta pregunta. Sin embargo, al leer los detalles de la pregunta vi esta declaración (resaltada por mí):

” No quiero ir a la universidad solo para hacer este experimento. Mi razón para querer hacer este experimento es que tengo una hipótesis que quiero probar . Soy consciente de que esto costaría un poco de dinero, en Los miles, y eso está bien, pagaría eso por esta hipótesis que quiero probar ” .

Lo siento, pero si esta es la razón por la que está haciendo esta pregunta, no puedo responderla con buena conciencia.

El experimento de doble rendija es uno de los experimentos más antiguos y más comunes en física. Ya se ha realizado de cualquier manera imaginable y con una precisión muy alta para probar todas las hipótesis posibles que las personas hayan ideado.

No dijo cuál es su hipótesis, pero solo hay tres escenarios posibles:

1. Tu hipótesis no es sensata . Con eso quiero decir que no es consistente con nada de lo que sabemos sobre física cuántica. En este caso, cualquier físico podría decirle de inmediato que no tiene sentido, y por qué, sin tener que hacer ningún experimento .
2. Tu hipótesis es sensata pero no original . Es altamente improbable que una persona sin ningún conocimiento académico en física tenga alguna hipótesis que nadie haya pensado antes . Si su hipótesis tiene sentido, entonces algún físico probablemente ya lo haya pensado, y ya ha sido probado más de una vez.
3. Tu hipótesis es sensata y original . En este caso, las felicitaciones están en orden, ya que incluso si resulta ser incorrecto, debe ser una de las personas más inteligentes con vida hoy en día para pensar en algo en lo que ningún físico profesional haya pensado en los más de 100 años desde que el experimento fue el primero. realizado Sin embargo, y esto es muy importante, incluso si pagas los miles de dólares necesarios para probar tu hipótesis en casa, ¡no tienes el conocimiento y la experiencia necesarios en física experimental para interpretar realmente los resultados y descubrir si apoyan tu hipótesis ! Entonces, incluso si su hipótesis es correcta, en realidad no podrá descubrirlo simplemente haciendo un experimento en casa. La física experimental es mucho más complicada y complicada de lo que piensas. (E incluso si de alguna manera logras interpretar los resultados correctamente y tratas de publicarlos, nadie los tomará en serio).

Si me dice cuál es su hipótesis (en un comentario o en un mensaje privado), podría decirle de inmediato si pertenece a los escenarios 1 o 2. Si creo que podría tener alguna posibilidad de pertenecer al escenario 3, capaz de dirigirte a físicos experimentales en una universidad cercana a ti que podrá probar tu hipótesis utilizando equipo profesional y experiencia. No hay razón para que pierdas tu tiempo y dinero.

Answer 2

Esto no debería costarle miles de dólares, siempre y cuando no tenga que hacer el experimento muy rápido y no necesite la toma simultánea de datos temporales y espaciales.

Si necesita datos espaciales y temporales, querrá ir con un SPAD o un conjunto de SPAD como un único detector de fotones. Esto definitivamente le costará, especialmente si necesita versiones refrigeradas, y tendrá que aprender a usarlas.

http://www.princetonlightwave.co …

No entiendo su necesidad de un sensor de frente de onda Shack-Hartmann, esto se usa para los fines de la óptica adaptativa. Este es un aparato costoso y complejo. En un experimento de doble rendija que utiliza fotones individuales, no parece existir la posibilidad de detectar y corregir un frente de onda distorsionado.

Si no necesita datos espaciales y temporales a la vez, puede usar un CCD, que puede tener un tiempo de exposición relativamente largo para detectar fotones individuales. Necesitaría un láser, pero ciertamente no es necesario que sea un láser HeNe, y necesitaría algunas ópticas para propagar el rayo.

Necesitará una forma de leer su CCD; la mayoría de los dispositivos disponibles comercialmente vendrán con este software y una forma de conectarlos a una computadora personal.

Necesitará un aparato de doble rendija fabricado comercialmente.

Puede escanear todo el patrón de interferencia y exponer durante el tiempo suficiente para obtener buenas estadísticas en cada ubicación, incluso utilizando un CCD relativamente pequeño. Estos están disponibles para su uso con telescopios para fines de astrofotografía. El enfriamiento podría no ser necesario para sus propósitos.

Necesitará un filtro para reducir la intensidad del haz hasta el punto en que sepa que solo los fotones pasan a través del aparato.

Querrá algunos aparatos de montaje bastante sólidos para todas estas ópticas, pero probablemente no necesite reducir la vibración a cero. Así que su mesa de trabajo no tiene por qué ser extremadamente cara.

Finalmente, tendrá que construir un muy buen escudo de luz alrededor de todo su equipo para reducir la luz dispersa que puede abrumar fácilmente su señal. Sería de gran ayuda si ya tiene un cuarto oscuro para trabajar. Probablemente también sería bueno tener un motor para conducir el CCD a través del patrón mientras toma datos.

Todo esto debería ser posible por unos $ 1000 dólares, supongo, con un poco de creatividad.

Pero ¿por qué hacer todo esto?

¿Por qué no hablar con alguien que sea un experto en óptica sobre tu idea?

Este experimento se ha hecho y rehecho en muchos aspectos a lo largo de los años; no es muy probable que haya pensado en un giro realmente nuevo.

Answer 3

Probablemente esto no sea satisfactorio, pero en mi escuela secundaria, para un laboratorio de interferencia simple, mi profesor de física nos dijo que encendiéramos una luz láser (ya sabes, uno de esos bolígrafos baratos) a través de algún tipo de papel extraño (fue un tiempo Atrás, creo que era papel polarizado o algo por el estilo). El resultado fue un patrón de interferencia en el suelo con una primera franja muy obvia y dos segundas franjas aún visibles separadas por igual.

Answer 4

Supongo que desea ver el patrón de interferencia en la distribución de probabilidad AL MISMO TIEMPO a medida que cuenta las partículas individuales. Esto no es difícil si usa un buen fototubo en lugar de una cámara CCD, ya que la primera tiene una eficiencia de fotón único de hasta el 20% (quizás más en la actualidad). Enganche el fototubo a un discriminador y un contador, reduzca la intensidad del láser hasta que solo obtenga conteos individuales cada segundo (o, sin embargo, rara vez convencerá de que está viendo fotones individuales) y mueva la posición del fototubo para obtener conteos por segundo como Una función de posición. Voila!

Es un poco más difícil si quieres usar electrones o neutrones. Es más fácil revisar el efecto fotoeléctrico y volver a convencerse de que los fotones también son “partículas reales”. 🙂

Uh, espera No revisé tu “hipótesis” primero. Tal vez no quiero. Sí. No quiero

Answer 5

Lo siento, pero como el experimento de la doble rendija fue para mí, soy periodista, no físico. En Penn State, los estudiantes de inglés incluso pudimos tomar “Física para poetas”.

Sigo leyendo sobre las versiones posteriores del experimento que revelan comportamientos aún más desconcertantes (incluso con partículas / ondas distintas de los fotones), pero soy la última persona que quiere decirle cómo duplicar este experimento.

He leído las respuestas de los físicos honestos a Dios aquí, así que estoy seguro de que alguien puede decírtelo. Gracias por la A2A.

Answer 6

Está bien, no tengo experiencia real con la óptica, pero creo que fotografiar fotones individuales no es realmente un gran problema, se usan filtros en la luz láser hasta que llega muy poco. La detección de fotones individuales puede ser más un desafío. No sé qué es lo que quiere lograr, por lo tanto, ¿cuán pequeño o grande debería ser el detector, tiene que reaccionar a los fotones entrantes en tiempo real, o está bien que la medición se integre en períodos de tiempo más largos?