양자역학 직관 실험실 3단계
어느 구멍으로 갔는지 알아낼수록 무늬가 흐려집니다
3단계 2단계에서 표식을 달기만 해도 무늬가 죽는 것을 봤습니다. 표식이 광자를 건드려서 그런 것 아닐까요. 여기서 그게 아니라는 걸 숫자로 봅니다.
구멍 두 개를 지난 광자가 스크린에 한 점씩 찍힙니다. 한쪽 구멍을 막고 500발, 반대쪽만 막고 500발을 쌓으면 회색 점선 높이가 나옵니다. 그다음 둘 다 열고 1000발을 쏘면 그 선 위아래로 물결칩니다.
자리를 옮기면 두 화살표가 벌어졌다 모입니다. 벌어진 만큼 합이 짧아지고 그 자리가 어두워집니다.
한쪽씩 막고 500발을 쏴 두 번 쌓으면 회색 점선 높이가 됩니다. 그다음 둘 다 열어 보세요.
표식 겹침 1.00, 구별도 0.00
발사하기 전에 정하세요.
경로를 아는 상태로 표식만 2000번 읽습니다.
광자마다 어느 구멍으로 갔는지가 이미 정해져 있다고 보는 그림입니다. 그렇다면 한쪽씩 막고 재서 더하면 됩니다. 한쪽만 열면 절반이 벽에 막히고 남은 절반이 평평하게 퍼집니다. 두 번 쌓은 것이 회색 점선입니다. 이 선은 주장이 아니라 직접 잰 값입니다.
둘 다 열고 쏘면 관측 분포가 점선 위아래로 물결칩니다. 어떤 자리는 한쪽씩 열었을 때보다 많이 오고 어떤 자리는 한 발도 안 옵니다. 검출기 세기를 올릴수록 물결이 잦아들다가 100에서 점선에 딱 붙습니다. 경로를 알아낸 만큼 정확히 무늬를 잃습니다.
무늬 가시도 V와 경로 구별도 D를 같은 데이터에서 뽑으면 둘의 관계가 확인되지 않습니다. 계산이 제자리를 돌 뿐이죠. 그래서 실험을 둘로 나눕니다. 가시도는 스크린에 찍힌 위치만 모아서 재고 구별도는 경로를 아는 상태로 표식만 따로 읽어서 잽니다.
따로 잰 두 값을 제곱해서 더하면 1이 나옵니다. 하나를 얻은 만큼 다른 하나를 내놓습니다. 둘은 한 몫을 나눠 갖습니다.
고전 파동 간섭은 여기서 틀리지 않습니다. 줄무늬 자체는 고전 파동이 그대로 맞힙니다. 다만 한 발씩 찍힌 점이 쌓여 무늬가 된다는 것, 그건 말하지 못합니다.
좁은 슬릿 극한이라 단일 슬릿 회절 포락선을 평탄하게 두었다. 근거 문서는 references/physics-notes.md 3단계 절이다.