以上講的是從愛因斯坦的外光電效應怎么發(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。同時講一下光的波粒雙重性，現(xiàn)在有非常重要的現(xiàn)代應用，量子通信上要用到。

　　這個可能有點超越大家現(xiàn)在的理解，但是我必須要講，否則下面就沒法講了。在座的同學將來有機會進入到大學，一定會學量子力學。牛頓力學只是描述經典歷史運動規(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的基本原理。在量子力學當中有一個最基本的海森堡的測不準關系。粗略理解測不準，就是我想測某一個量的時候，這個量從本質上是測不準的。微觀粒子同時具有波動性與粒子性。這兩個屬性是微觀粒子同時具有的本征特性。生來就具有雙重性，既有波動的性質，又有粒子的性質。第二，波動性與粒子性不可能被同時探測到，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性。

　　這個實驗已經在200多年以前Young1801年設計的光的雙縫衍射實驗。有一個光源，比如一個燈泡，加了一個濾色片，保證光源發(fā)射出來的波長是很多很多的。我只選擇一個波長出來，電光源，一塊板有兩個狹縫，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，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，就看到一個比較亮的條紋。如果稍微過去一點，兩束光到達這樣的時候，纖維剛好是相反的，這時就變成一個暗條，這就是做光的干涉實驗，可以看到很多明暗相間的條紋。而這個實驗是最形象的說明了光是帶有波動性的。如果不是這樣的，具有波動性，是一個波，才能談到它有相位。

　　這個實驗歷時了兩個多世紀，直到最近還對這個實驗有評價，仔細回顧一下，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金屬反射產生的衍射，首次證明了電子的波動性。Young是證明了光具有波動性，這兩個人證明了電子具有波動性。而且前面這個人跟后面的George Thomson也做了類似的實驗，這兩個人分享了1937年的諾貝爾物理獎。這個故事并沒有完結，大概是在1955年，量子光學里非常重要的兩個人物，Hanbury Brown和Twiss。當時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，相當于雙縫衍射當中的兩個狹縫的地方放了兩個探測器。利用了雙縫衍射的原理，把這兩個天文顯微鏡觀測的效果最后做一定的處理，我們叫做關聯(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過雙縫，在1979年的時候一個日本人Akira Tonomura想把電子槍發(fā)射的電子變得非常弱，每一次只有一個電子經過雙縫，經過長時間的決裂以后，同樣能夠看到干涉的現(xiàn)象。直到最近2002年，德國的Tubingen大學，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經過全球的評選，把這個實驗評選為最漂亮的物理實驗。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性，又有粒子性，怎么檢驗？實驗非常簡單。光的分速器，一個入射光射到分速器，有50％的光是反射掉的，有50％的光透射過來。假如入射進來就是一個光子，光子已經是不可分割的最小的粒子，不可能說既到這個地方去，又到另外一個地方去，只能說我或者進入這個探測器，或者進入那個探測器。采取這個簡單的實驗，得到的結果一定是光子的粒子性的結果。我們把這個實驗再加一點東西，這邊加了全反鏡，這兒加一個第二個光的分速器。這個光入射來，如果是反射過來的，被全反射進入到第二個分速器，同樣有50％的機率反射進入到這個探測器，另外有50％進入到這個探測器。如果入射的光子透射過來，從這個方向過來的，有50％的機率進入到這個探測器，有50％的機率透徹進入到這個探測器。我們可以看到，進入到每一個探測器，是兩路光疊加的效果，因此無論是這個探測器還是這樣的探測器，所探測到的結果一定證明了光具有波動性，可以看到明暗相間的衍射圖形。要證明光的波動性、粒子性，實驗其實很簡單，而且也可以證實我一開始說的話，不可能同時看到它的粒子性和波動性，比如上面這個實驗只能看到粒子性，但是我把實驗改一下，又可以看到波動性，這就是所謂光的波、粒雙重性。