1803年，一位绅士发表了一篇作品，其中他描述了一个证明光波理论的实验。 这位绅士是托马斯·荣格，他的经历被称为“双缝实验”。 两个多世纪过去了，但荣格的实验并未被遗忘，甚至成为了X射线光谱新方法的基础，该方法可以更详细地研究固体的物理性质。 因此，我们从研究小组的报告中学到了为什么荣格的经验被认为是物理学的基础知识之一，现代科学家如何使用它以及产生了什么。 走吧
一点背景如前所述，早在1803年，托马斯·荣格（Thomas Jung）就发表了他不寻常的实验的描述。 由于“不了解过去的人没有未来”，我们将与您一起简要考虑这种经历。
汤玛斯·荣格因此，对于该实验，只需要三件事：灯光，带有两个垂直插槽的平板和一个投影屏。 在这种情况下，光辐射是单色的，即它具有最小的频率扩展。 光被引导到带有狭缝的板上，狭缝的宽度应尽可能接近辐射波长。 需要投影屏幕以观察结果。
这里有两种光的理论的碰撞-微粒和波。
第一个假设光是由粒子组成的。 第二个是这是一波浪。 根据以上每种理论，我们在荣格的经历中应该得到不同的结果。
现在，我们将插入一些幻想。 想象一下，您使用我们经验丰富的带有插槽的屏幕玩气枪（是的，敌人不是很好，但这不是重点）。 您是用装有球的a弹枪射击的，其中一些从屏幕上弹开，而另一些则穿过插槽并进入投影屏幕。 shot弹枪是光辐射的来源。 球是光的粒子。 因此，在屏幕上，我们看到两个条纹，即从枪落下的两个区域。
荣格经验的示意图。使用波动理论，它仍然更加有趣，因此您需要更多的想象力。 现在，您正在玩星际气枪，对不起，您的发射器会发射波浪。 当您在屏幕上拍摄波浪时，两个插槽将成为两个新的次要波浪的开始（源），它们将在屏幕后面相交。 在这里，我们将在屏幕上一次看到几个不同的结果（“命中”区域）。 该结果是光的干涉，但是需要某些条件。
首先，光源（实验中有两个）必须是相干的，即一致的。 至少可以说，要产生两个相干的光发射是有问题的。 因此，使用的是一束光线，由于具有同一狭缝的屏幕，该光线被分为两束。 因此，我们模拟了一次光辐射的二次波引起的相干性。
其次，狭缝的宽度起着重要的作用，因为随着其增加，屏幕的照度将增加，即，将更加难以区分干涉图案的最大值和最小值。 因此，宽度应尽可能接近辐射波长。
第三，缝隙之间的距离影响干涉条纹的频率。
结果，托马斯·荣格不仅提供了光干扰的证据，而且在微粒和波浪这两种理论的支持者之间引发了更大的争议。
实际上，荣格的经历并没有真正引起争论（我希望，对于科学家而言，他们也可能是吵架的人），而是推动对光，其特征和解释方法进行更深入的研究。
随着人们对量子物理学的兴趣日益浓厚，荣格的实验在他的存钱罐中收到了另一种理论-量子。 在这里，幻想对我们无济于事，因为很难想象一个气枪，既可以是粒子又可以是波浪，并且可以分离，连接，并且魔鬼知道还能做什么。 最重要的是，科学家们决定用电子代替光来进行荣格实验。
科学家“射击”一个电子，因此他们没有机会互相作用。 途中，他们具有与Jung的经典实验相同的屏幕，带有两个插槽，然后是用于可视化结果的屏幕。
从逻辑上讲，落入缝隙中的单个电子应在屏幕上形成两个影响区域，即在微粒理论中。 但是，我们知道量子理论和经典逻辑经常会发生分歧。 电子实验的结果是许多影响区域，即波动理论。 换句话说，电子既是粒子又是波（更确切地说是德布罗意波）。 因此，电子处于量子叠加状态，即从经典物理学的角度来看，它一次具有多个状态，无法同时实现。 是的，有时候古典物理学家和量子物理学家似乎是路德维希·范·贝多芬和奥兹·奥斯本，虽然很酷，但在许多方面却截然不同。
有关该主题的简短视频教程：
第一部分
第二部分
托马斯·荣格显然无法想象他的经历能走多远，能说出多少。 现在，我们将考虑同时代人的行动，他们决定借鉴Thomas Young的经验来实施一种新型的X射线光谱。
学习基础量子力学中既属于粒子又属于波的事物的一个显着示例是X射线的非弹性散射（RIXS）。 就RIXS中的粒子而言，X射线光子将电子从原子核推入价壳中。 此时，形成了一个高度激发的原子态，其中存在一个非常局限的几皮米大小的“空隙”。 这种中间状态非常迅速地衰减，这对应于这样的事实，即在光子重新发射时，空隙被价电子充满。 最终的激发态可以对应于轨道，磁或带间激发。
研究人员正在集中精力研究通过上述局部中间状态以及形成干涉后传播的X射线波。
科学家将我们稍微转移到了过去，更确切地说是在90年代。 他们认为，即使在RIXS中散射是无弹性的，并且原子核中的空穴（通常称为“空位”）非常局部，这仍是显而易见的，那么仍必须使用相同的离子将其形成和an灭的幅度相干地相加。在离域的最终唤醒状态。 由于所有这些，可能会产生干扰。
图片编号1早在1994年，就假设RIXS在双原子分子中出现干扰，这与荣格的实验相对应。 这是可能的，因为RIXS的中间状态包含一个原子核的空位，该空位可以在分子的两个原子中的任何一个上（图像编号1）。 在最终状态下，电子在一个受激分子轨道上，该轨道在两个原子上离域。 X射线辐射在图形上以正弦干涉振荡的形式产生干涉。
选择Ba
3 CeIr
2 O
9 （BCIO）作为绝缘体，它是具有准分子电子结构（
2A ）的结晶固体，是主要的实验对象。 这样的特性使得可以更清楚地考虑干扰，这是低能量电子激励对称性的明显标志。
研究成果因此，对于初学者来说，科学家们已经种植了单个的BCIO晶体。 结构二聚体中的每个Ir
4+离子均呈5d
5构型，在t
2g壳中具有一个空位。
图片编号2科学家注意到，相邻离子之间的最小距离（Ir-Ir）为2.5Å。 因此，二聚体内离子相互作用足够强并且促进具有强结合-抗结合分裂的准分子轨道的形成。 这种情况与有一个Ir
4+时的情况大不相同，当强自旋轨道耦合（λ≈0.4-0.5 eV）分离出局部t
2g流形并导致自旋轨道纠缠j = 1/2矩（
2B ）。
在强自旋轨道相互作用的情况下，结合/反结合状态可以由自旋轨道纠缠的j = 1/2状态（
2D ）形成。 但是，强烈的Ir-Ir相互作用可以淬灭j = 1/2矩。 在这种情况下，t
2g轨道成为形成结合/抗结合状态（
2C ）的更合适的基础。
图片编号3在图
3A中，我们可以看到Ba
3 CeIr
2 O
9样品的固定辐射调谐到Ir的L3边缘（2p→5d）的RIXS结果，共振地增强了t
2g内部激发引起的非弹性散射。 5d t
2g -eδg在3 eV以上分裂，而观察到的函数（图中的
a ，
B和））在0.5 ... 1.5 eV范围内。 因此，它们可以归因于intr-t
2g激发。 还值得注意的是，该图没有单个j = 1/2矩的特征，自旋轨道激发的峰值最大为1.5λ。
研究人员注意到另一个重要的观察结果：函数的积分强度显示了两条射线干涉的明显特征，换句话说，作为q
c （
3B ）的函数，明显的正弦振动。 因此，只有在这种情况下，我们才有Jung的经验，我们有了离子之间的距离（Ir-Ir），而不是槽之间的距离。
这项研究是我遇到的最困难的研究之一，因此，如果您对这项工作的细节，细微差别和细节感兴趣，我强烈建议您阅读
科学家的
报告和
其他材料 。
结语科学家认为，RIXS干涉测量法的最重要特征是能够确定低能激发的对称性，这有助于区分图像2C和2D中描述的两种不同版本的轨道。
当然，对X射线光谱学新方法的研究不会在那里止步，因为科学家仅对冰山一角进行了简要描述。 使用其他类型的材料进行的进一步实验可能会为实现该技术开辟新的途径。 无论如何，改进最新的技术来研究甚至已经研究过的（据说）物体的物理性质都是一件好事。
此外，这项研究很好地说明了一个事实，即几个世纪前的发现和观察不仅能够使人惊讶，而且对于创造新技术，新技术等非常有用。
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