Кратко: в двухщелевом опыте с фотонами и с электронами наблюдаются одно и то же фундаментальное явление — интерференция, которая проявляется как периодическая структура интенсивности/вероятности на экране и которая исчезает при получении информации о том, через какую щель прошёл объект. Но есть и важные практические и концептуальные различия, связанные с природой частиц, способом описания волновой функции и характером процесса детектирования.

Общие признаки

Интерференционный закон один и тот же по форме: если ψ1 и ψ2 — амплитуды для двух путей, то распределение вероятности/интенсивности пропорционально |ψ1 + ψ2|^2 = |ψ1|^2 + |ψ2|^2 + 2 Re$\psi 1\ast \psi 2$. Для классического света аналогично: I ∝ |E1 + E2|^2.При очень малой интенсивности $поодномуфотонуилиэлектрону$ пятна на экране накапливаются статистически и в сумме дают ту же картину интерференции — это демонстрирует квантовую природу: индивидуальные акты регистрации распределены по |ψ|^2.Видимость интерференции зависит от когерентности источника и от относительной фазы между путями. Если пути становятся различимыми $получаем«which‑way»информацию$, интерференция падает и исчезает.Общая интерпретация: волновая функция/поле описывает амплитудную суперпозицию путей; детектор «коллапсирует» суперпозицию в конкретный результат при регистрации.

Ключевые отличия

Физическая теория и формализм:
Фотон: описывается квантованным электромагнитным полем $Фотон—возбуждениемодыполя$. Интерференция может быть частично объяснена классической электродинамикой для больших потоков $классическаяволна$. Для одиночного фотона нужно квантовое описание $операторыannihilation/creation,корреляционныефункцииG(1),G(2)$.Электрон: описывается волновой функцией решения уравнения Шрёдингера/Дирака $частицасмассойизарядом$. Нельзя объяснить классически; интерференция — квантовый эффект де Бройля.Влияние взаимодействия со средой:
Электроны заряжены и сильнее взаимодействуют со стенками щелей и с полями; для них важны рассеяние, зарядовое отталкивание и необходимость вакуума. Эти взаимодействия могут менять фазу и когерентность сильнее, чем для фотонов.Фотоны не имеют заряда и часто легче сохраняют когерентность при прохождении оптики, но чувствительны к поляризации и потере фотонов.Поляризация/спиновые степени свободы:
Фотон имеет поляризацию — её можно использовать для маркировки путей $различимыеполяризацииуничтожаютинтерференцию$ и для реализации квантовых-стирок $quantumeraser$.Электрон имеет спин — он тоже может служить «меткой пути», но практическая манипуляция отличается.Детектирование:
Детекторы фотонов обычно поглощают фотон при регистрации $«уничтожение»фотона$ и регистрируют энергию через фотоэффект, лавину электронов и т. п. Описание детектирования часто через оператор числа моды.Электронные детекторы фиксируют сам электрон $удароэкран,возбуждениелюминесцентногослояилизарядвдетекторе$. Детектирование для электронов обычно также сильно взаимодействует с ними и изменяет их состояние.Чувствительность к потенциалам:
Электроны демонстрируют эффекты, зависящие от скалярного/векторного потенциала, например эффект Ааронова–Бома $сдвигфазыиз‑замагнитногопотока$, чего в точности для фотонов в такой форме нет.Практическая реализация и масштаб:
Для видимой интерференции длина волны фотонов — оптическая масштаб, щели и оптика доступны и просты.Для электронов де Бройлевская длина волны зависит от скорости — для заметной интерференции нужны очень тонкие щели/кристаллы и контроль кинетической энергии $электронныеинтерферометрыввакууме$.

Что это даёт обобщённо о волново‑корпускулярной двойственности и роли детектирования

Волновые и корпускулярные свойства — две стороны одного явления: при свободном распространении объект ведёт себя как волна $интерференция$, при регистрации — как локализованный квантовый акт $частица$.«Куда‑путь» и «фронт интерференции» взаимоисключают в том смысле, что получение информации о пути приводит к утрате когерентности и исчезновению интерференции. Это выражается формулами дополнения/комплементарности $видимостьVидостоверностьпутиDсвязанынеравенствомV^2+D^2\le 1$.Механизм исчезновения интерференции корректно объясняется не «ударом» в классическом смысле, а запутыванием с детектором/средой и декогеренцией. Если при попытке узнать путь состояние детектора после взаимодействия однозначно коррелирует с путём $детекторныесостоянияортогональны$, то при усреднении по детектору интерференционный член зануляется. Математически: P ∝ |ψ1|^2 + |ψ2|^2 + 2 Re$\psi 1\ast \psi 2⟨D1|D2⟩$. Если ⟨D1|D2⟩ = 0 — интерференции нет.Принцип неопределённости также даёт частичное объяснение: точная информация о позиции пути требует возмущения импульса, что стирает интерференционную картину $примерБора—счётливыйдоводопереносеимпульсанаэкранщелей$. Но современное описание предпочитает объяснение в терминах запутывания/декогеренции как более общее.Наконец, эксперименты с одиночными частицами и с «квантовой стеркой» $quantumeraser,delayedchoice$ показывают, что выбор измерения $получать/неполучатьпуть$ решает, будет ли наблюдаться интерференция — и этот выбор может быть сделан даже после прохождения частиц через щели, что подчёркивает неклассический характер квантовой информации и отсутствие «предопределённого» траектории.

Короткие формулы/иллюстрации

Интерференционная интенсивность света: I$x$ = I1$x$ + I2$x$ + 2√$I1I2$ cos φ$x$.Вероятность для частицы: P$x$ = |ψ1$x$ + ψ2$x$|^2 = |ψ1|^2 + |ψ2|^2 + 2 Re$\psi 1\ast \psi 2$.При учёте детектора: P ∝ |ψ1|^2 + |ψ2|^2 + 2 Re$\psi 1\ast \psi 2⟨D1|D2⟩$.

Итог

Оба случая демонстрируют фундаментальную квантовую суперпозицию и статистическую природу регистрации: интерференция — проявление волновой стороны, «щелевой отсчёт» — корпускулярной. Различия — в природе частиц $масса,заряд,поляризация/спин$, в деталях взаимодействия со щелями и детектором и в способах описания $классическаяэлектродинамикапротивквантовоймеханикичастицы$. Роль детектирования — ключевая: получение информации о пути через запутывание/измерение разрушает когерентность и уничтожает интерференцию.