以上講的是從愛因斯坦的外光電效應(yīng)怎么發(fā)展成現(xiàn)代從日常生活一直到國防軍事上非常重要的光電探測器。

　　下面再講一下，愛因斯坦根據(jù)布萊克的量子概念提出了光子概念。同時(shí)講一下光的波粒雙重性，現(xiàn)在有非常重要的現(xiàn)代應(yīng)用，量子通信上要用到。

　　這個(gè)可能有點(diǎn)超越大家現(xiàn)在的理解，但是我必須要講，否則下面就沒法講了。在座的同學(xué)將來有機(jī)會(huì)進(jìn)入到大學(xué)，一定會(huì)學(xué)量子力學(xué)。牛頓力學(xué)只是描述經(jīng)典歷史運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論。但是凡是微觀世界，所有的行為都是要遵循量子力學(xué)的基本原理。在量子力學(xué)當(dāng)中有一個(gè)最基本的海森堡的測不準(zhǔn)關(guān)系。粗略理解測不準(zhǔn)，就是我想測某一個(gè)量的時(shí)候，這個(gè)量從本質(zhì)上是測不準(zhǔn)的。微觀粒子同時(shí)具有波動(dòng)性與粒子性。這兩個(gè)屬性是微觀粒子同時(shí)具有的本征特性。生來就具有雙重性，既有波動(dòng)的性質(zhì)，又有粒子的性質(zhì)。第二，波動(dòng)性與粒子性不可能被同時(shí)探測到，要么可以探測到粒子性，在另外一種情況下又可以探測波動(dòng)性。

　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在200多年以前Young1801年設(shè)計(jì)的光的雙縫衍射實(shí)驗(yàn)。有一個(gè)光源，比如一個(gè)燈泡，加了一個(gè)濾色片，保證光源發(fā)射出來的波長是很多很多的。我只選擇一個(gè)波長出來，電光源，一塊板有兩個(gè)狹縫，從光源發(fā)出來的光既有可能從上面的狹縫透過去，也有可能從下面的狹縫透過來。透過來以后比如打在一點(diǎn)，上面從狹縫過來的光跟下面狹縫過來的光相位完全相同或者差2兀，就看到一個(gè)比較亮的條紋。如果稍微過去一點(diǎn)，兩束光到達(dá)這樣的時(shí)候，纖維剛好是相反的，這時(shí)就變成一個(gè)暗條，這就是做光的干涉實(shí)驗(yàn)，可以看到很多明暗相間的條紋。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)是最形象的說明了光是帶有波動(dòng)性的。如果不是這樣的，具有波動(dòng)性，是一個(gè)波，才能談到它有相位。

　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)歷時(shí)了兩個(gè)多世紀(jì)，直到最近還對這個(gè)實(shí)驗(yàn)有評價(jià)，仔細(xì)回顧一下，Young1801年演示了光的雙縫衍射。Clinton Davisson和Lester Germer在1927年觀察到電子束從Ni金屬反射產(chǎn)生的衍射，首次證明了電子的波動(dòng)性。Young是證明了光具有波動(dòng)性，這兩個(gè)人證明了電子具有波動(dòng)性。而且前面這個(gè)人跟后面的George Thomson也做了類似的實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)人分享了1937年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。這個(gè)故事并沒有完結(jié)，大概是在1955年，量子光學(xué)里非常重要的兩個(gè)人物，Hanbury Brown和Twiss。當(dāng)時(shí)為了測量天狼星的大小，就用了兩架分離的天文顯微鏡觀測，相當(dāng)于雙縫衍射當(dāng)中的兩個(gè)狹縫的地方放了兩個(gè)探測器。利用了雙縫衍射的原理，把這兩個(gè)天文顯微鏡觀測的效果最后做一定的處理，我們叫做關(guān)聯(lián)處理，就可以得到衍射圖形。通過衍射圖形，就可以測量天狼星的大小。

　　到了1961年，Claus Jonsson第一次完成了電子的雙縫衍射。Young的雙縫衍射是用的光，現(xiàn)在是電子的雙縫衍射。電子的雙重衍射一次有很多的電子經(jīng)過雙縫，在1979年的時(shí)候一個(gè)日本人Akira Tonomura想把電子槍發(fā)射的電子變得非常弱，每一次只有一個(gè)電子經(jīng)過雙縫，經(jīng)過長時(shí)間的決裂以后，同樣能夠看到干涉的現(xiàn)象。直到最近2002年，德國的Tubingen大學(xué)，他首次采用HBT的配置下，電子的雙縫衍射，觀測到電子的反聚集。2002年，Physic World經(jīng)過全球的評選，把這個(gè)實(shí)驗(yàn)評選為最漂亮的物理實(shí)驗(yàn)。在200多年前的雙縫電子衍射，一直到2002年還是在起著非常重要的作用。

　　愛因斯坦講光子既有波動(dòng)性，又有粒子性，怎么檢驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)非常簡單。光的分速器，一個(gè)入射光射到分速器，有50％的光是反射掉的，有50％的光透射過來。假如入射進(jìn)來就是一個(gè)光子，光子已經(jīng)是不可分割的最小的粒子，不可能說既到這個(gè)地方去，又到另外一個(gè)地方去，只能說我或者進(jìn)入這個(gè)探測器，或者進(jìn)入那個(gè)探測器。采取這個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)果一定是光子的粒子性的結(jié)果。我們把這個(gè)實(shí)驗(yàn)再加一點(diǎn)東西，這邊加了全反鏡，這兒加一個(gè)第二個(gè)光的分速器。這個(gè)光入射來，如果是反射過來的，被全反射進(jìn)入到第二個(gè)分速器，同樣有50％的機(jī)率反射進(jìn)入到這個(gè)探測器，另外有50％進(jìn)入到這個(gè)探測器。如果入射的光子透射過來，從這個(gè)方向過來的，有50％的機(jī)率進(jìn)入到這個(gè)探測器，有50％的機(jī)率透徹進(jìn)入到這個(gè)探測器。我們可以看到，進(jìn)入到每一個(gè)探測器，是兩路光疊加的效果，因此無論是這個(gè)探測器還是這樣的探測器，所探測到的結(jié)果一定證明了光具有波動(dòng)性，可以看到明暗相間的衍射圖形。要證明光的波動(dòng)性、粒子性，實(shí)驗(yàn)其實(shí)很簡單，而且也可以證實(shí)我一開始說的話，不可能同時(shí)看到它的粒子性和波動(dòng)性，比如上面這個(gè)實(shí)驗(yàn)只能看到粒子性，但是我把實(shí)驗(yàn)改一下，又可以看到波動(dòng)性，這就是所謂光的波、粒雙重性。