在静电透镜实验装置

⑴ 什么意思啊！我的问题为什么写不上！谁在捣鬼！为什么！！

在《上帝掷骰子吗——量子物理史话》，作者还用了两个篇幅的内容解释了WMI，我就不一一粘贴了，您有兴趣的话网络上可以所寻到这本书。特别是关于这个理论的前因后果，读完后一定会有一个相当全面的收获。

今天刚了解到多世界理论,理解水平还处在初级阶段.对于单电子双缝干涉实验也不大明白.上网找了些入门级资料.一并附在这里

单电子通过双缝干涉图样形成过程的直接观察
1988年，日本人A．Tonomura、J．Endo、T．Matsuda和T．Kawasaki利用带有电子双棱镜和位置感光电子计数系统的电子显微镜成功地记录了一系列单个电子通过时干涉图样的建立过程〔10〕，证明了电子的波粒二象性，而这类实验曾被认为是不可能实现的思想实验.实验装置如图4所示，实验有如下特色：

1） 电子枪发射电子采用场发射方式．一般干涉图样的质量对电子束有两个要求：①单色性尽可能好以避免其经电子透镜后产生较大的色差；②亮度足够大以保证被放大1 000 000倍之后的像仍可见．电子枪可分为两类：热发射型(主要靠加热钨丝发射热电子)和场发射型(利用强电场从未加热的金属尖端将电子拉出）．场发射型电子枪发射的电子束的单色性要优于热电子．
2） 采用了二维位置感光电子计数系统．这是一个荧光底片与光子计数成像搜索系统（PIAS）的组合，其计数损失和检测噪声均小于1％，即当一个50 kV的电子打到荧光底片上时，在电子到达处约有500个光子产生，光子通过纤维板激活光阴极而产生光电子．光电子通过静电透镜被加速至3 kV，在多通道板（MCP）的表面成点像，其上电子数目的积累和电子到达的位置由位置传感器记录．电子到达每一个通道的信号被送到存储器中且积累的光电子像点被显示在电视监视器的荧光屏上．装置如图5所示．干涉图上清晰地记录下了单电子通过双缝时干涉图建立的完整过程．与光子相比这一技术的难度要大得多，单个光子的到达可直接记录在移动底片上，而光子的波长比电子波长大得多，对于电子需使用高灵敏度的电视摄像机才能记录下来．
3） 通过改变中间透镜的焦距控制电子流量．此实验平均可达每秒1 000个电子，可使电子干涉图的形成有一个合理的时间，例如20 min，电子枪到屏的距离是1.5 m，连续通过的两个电子间平均距离150 m，电子波包长度约1 μm，可推断出两个电子同时出现在电子枪与屏之间的机会非常之小，两波包相遇的机会也很小．
这个实验成功地证明了电子的波粒二象性．由于单电子通过双缝，电子－电子相互作用在干涉图形成过程中不存在，因为下一个电子尚未从电极中出来，前一个电子已被接收器检测到，这证明了电子的波性．又因为电子被观测到时有确定的位置，这证明了电子的粒子性．电子计数系统和放大技术的结合使Feynman的纯“思想实验”成为现实，干涉图建立过程准确地与量子力学的预言一致．单电子干涉图的形成如图6所示．
图6 单电子双缝干涉图的形成：（a）8个电子，（b）270个电子，（c）2 000个电子，（d）60 000个电子

量子力学哲学诠释概述

在哲学层面上思考量子力学，则无需涉及复杂的数学细节，一个简单的双缝干涉实验已包含了量子力学的全部奇异之处。
考虑光子由一个光源出发，通过与光源等距的两条平行狭缝，射到感光屏上，在屏上呈现出光子的分布。在实验中，先分别打开一条狭缝，关闭另一条，这时感光屏上的强度分布为光子通过单缝的衍射图样。然后将双缝同时打开，这时在屏上得到的是光子通过双缝后形成的干涉图样。这个实验反映了光的波动性。
如果在光源处换上一架机枪，则子弹通过双缝后的分布等于两个单缝分布的直接相加，这里不发生干涉现象，反映了经典粒子的特性。
如果在光源处换成电子枪，则结果与光子干涉实验相一致，而与经典粒子的结果不一致。
那么是否就可以把电子理解成波呢？按这种解释，电子波到达双缝时，形成两个子波，这两个子波相互叠加产生干涉花样。但是，这样的解释意味着电子在双缝处被分成了两部分，分别通过双缝，这显然与电子的粒子性相矛盾。同时，如果电子是波，那么单电子的衍射条纹应该是分散的分布着，但事实上，却是单个的点。
那么是否可以把电子理解成粒子呢？按这种解释，电子在双缝处不会分解为两个，而是只从其中一条通过，并射到感光屏上形成一个感光点。这虽然解释了电子的粒子性，但也会产生一个矛盾，既然电子只经过一条狭缝，那么另一条缝的启闭不应该对电子的运动有什么影响，因此，先分别打开一条狭缝得到两种衍射图样，它们的相互叠加应该与同时打开双缝相同，不应该出现干涉。同时，按粒子观点，电子应该落在屏上同一个点上，而不是呈衍射条纹，这也与实验结果矛盾。
所以，用经典的波或粒子概念理解上述实验现象都会产生矛盾，现在流行的是一种波粒二象性的解释：和微观粒子相联系的波是一种概率波，波函数在空间中某一点的强度与在该点找到粒子的概率成比例。按这种理论，当双缝同时打开时，电子有可能通过其中任何一条，不会分成两个。只打开一条缝时，对电子来说只有一种机会，与双缝同时打开是有区别的，应用不同的概率波来描写。电子通过双缝后，概率波相干而产生干涉图样，亮条纹的地方波的强度大，电子落在这里的概率也大，电子数目多；暗条纹的地方波的强度小，电子落在这里的概率小，电子数目少。

这种解释实际上是对经典粒子解释的一种改进，粒子不是按经典力学的规律运动，而是按一种概率的规律运动，这种概率用波函数描写。由于这种解释能说明各种实验现象，因而被广泛接受。但也有很多人对它不满意，因为波函数只能描述电子在空间各点出现的概率，而不能给出确定的位置，如果问电子射到屏幕之前在什么位置，则难以回答：作为粒子它只能在空间中的某一个点，但是，如果电子在某一个点上，则意味着电子在这一点的概率为1而在其它各点的概率为0，而这与波函数矛盾。流行解释对此的回答是，在某一点找到电子的概率和电子在某一点的概率是两回事，在某一点找到电子的概率不是1不等于电子不可以在某一点。这样的解释显然不能令人满意。
粒子与波两种物理图景就这样被整合到了一起，物理学家们学会了不去追问为什么，而是记住一套规则，在该用粒子性的时候用粒子性，在该用波动性的时候用波动性，这样就可以保证计算结果和实验结果一致了。
量子理论的不自然还体现在波包坍缩问题上：在微观世界出现了两种物理过程，在电子射到屏幕上之前，它的运动遵循连续的薛定谔方程；但在射到屏上的一瞬间，连续的过程发生了中断，描述电子运动的波函数发生了坍缩，电子好象忽然进行了一次决策，选中了它要投射的那个点。这一过程是怎样发生的，又该怎样理解它与前面连续过程的关系，对这一问题量子力学不作回答。
反对主流解释的著名物理学家有薛定谔和爱因斯坦。薛定谔直到晚年都在尝试用一种波包理论解释电子的粒子性，他希望建成一个只有波没有粒子的物理图景，但最终没能成功。爱因斯坦没有建造什么有关理论，但他与波尔长达几十年的持久论战更为著名，其最终的表现形式就是著名的EPR悖论。爱因斯坦认为，现在的量子理论只能算是一个过渡，现有理论与其说是把问题解释清楚了不如说是用一个精心设计的概念网把质疑的人暂时阻住了，他认为，不管这个概念网构造的多么精巧，最终总是要被攻破的，所以，他在同波尔的论战中一直采取进攻的策略，他要揭示量子力学的矛盾，把哥本哈根的追随者从梦乡中惊醒。奇怪的是他为此努力了多年竟然没能成功，但他还是把一句话深深刻入了人们的脑海，“量子力学是不完备的”。波尔在去世前一天的晚上，仍然在画一张爱因斯坦量子箱的草图，画在他实验室的黑板上。他曾经和爱因斯坦就此问题争论了多年，当他将要离开这个世界的时候，念念不忘的还是这个问题。

⑵ 静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置．如图所示为该透镜工作原理示意图，虚线表示这个静电

A、由于等势线的电势沿x轴正向增加，根据等势线与电场线垂直，可作出电场线，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子在y轴左侧受到一个斜向右下方的电场力，在y轴右侧受到一个斜向右上方的电场力，故电子沿x轴方向一直加速，对负电荷是从低电势向高电势运动，故A正确．
B、根据等势线的疏密知道b处的电场线也密，场强大，电子的加速度大，故B错误．
C、根据负电荷在负电荷在电势低处电势能大，可知电子的电势能一直减小，则电子在a处的电势能大于在b处的电势能D电子的电势能一直减小，则电子穿过电场的过程中，电场力始终做正功，动能增加，故C错误，D正确．
故选：AD．

⑶ 静电透镜是什么

静电透镜静电透镜，是电子透镜中的一种。指施加一定电位的中心开孔金属薄板或圆筒构成的电子和离子光学器件。由多个静电透镜组成透镜系统，它的主要作用是将电离室中大部分离子以很小的散角送至质量分析器。在旋转对称型的若干个导体电极上分别加上一定的直流电压所形成的旋转对称静电场。例如，由等半径或不等半径的双圆筒电极构成的浸没透镜；由等半径或不等半径的3个圆筒或3个光阑构成的单电位透镜，以及由阴极、调制极和阳极构成的阴极透镜。

⑷ 静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如右图所示．虚线表示这个静

由于等势线的电势沿x轴正向增加，等势线与电场线垂直，故可做出经过P点的电场线如图所示，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子受到一个斜向右下方的电场力，故沿y负方向加速运动． 电子通过y轴后受到的电场力斜向右上方，故沿y轴负方向减速运动； 又由于在x轴方向始终加速，故在水平方向通过相同的位移时间变短，根据△v y =a y △t，故通过相同的水平位移竖直向速度变化量减小．由于v y -x的斜率代表竖直向速度v y 随x轴变化的快慢，故D正确． 故选D．

⑸ 静电透镜是利用静电场使电子束汇聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示.虚线表示这个静电