学生对施特恩-格拉赫实验的理解

Incorporating the Stern-Gerlach delayed-choice quantum eraser into the undergraduate quantum mechanics curriculum

As "Stern-Gerlach first" becomes the new paradigm within the undergraduate quantum mechanics curriculum, we show how one can extend the treatment found in conventional textbooks to cover some of the exciting new developments within the quantum field. Namely, we illustrate how one can employ Dirac notation and conventional quantum rules to describe a delayed choice variant of the quantum eraser which is realized within the Stern-Gerlach framework. Covering this material, allows the instructor to reinforce notions of changes of basis functions, quantum superpositions, quantum measurement, and th…

通过施特恩-格拉赫实验提高学生对量子力学的理解

Improving Students' Understanding of Quantum Mechanics via the Stern-Gerlach Experiment

施特恩-格拉赫实验在自旋角动量的发现中发挥了核心作用。它也可以发挥关键作用，在教学中的形式主义的量子力学使用一个具体的例子，涉及有限维希尔伯特空间。利用这一背景，学生可以学习如何从任意状态开始准备特定的量子态，与波函数的时间演化有关的问题，以及量子测量。它还可以用来教学生关于进行实验的物理空间和系统状态所在的希尔伯特空间之间的区别，以及如何利用希尔伯特空间中系统状态的信息来解释物理空间中实验的可能结果。学生可以学习选择一个适当的基础，使与不同的安排斯特恩-格拉赫设备的实验结果进行适当的预测的优点。这个实验也可以帮助学生理解，一个同样准备的系统，例如，一个处于两个稳态的线性叠加中，与混合物不同，例如，其中一半系统处于一个静止状态，另一半处于另一个静止状态。本文通过对量子力学课程的本科生和研究生进行笔试和访谈，调查了学生对施特恩-格拉赫实验的理解困难。我们还讨论了初步的数据，从两个量子力学课程，表明量子交互式学习实验（QuILT）相关的施特恩-格拉赫实验是有助于提高学生对这些概念的理解。

Improving student understanding of quantum mechanics underlying the Stern-Gerlach experiment using a research-validated multiple-choice question sequence

Engaging students with well-designed multiple-choice questions during class and asking them to discuss their answers with their peers after each student has contemplated the response individually can be an effective evidence-based active-engagement pedagogy in physics courses. Moreover, validated sequences of multiple-choice questions are more likely to help students build a good knowledge structure of physics than individual multiple-choice questions on various topics. Here we discuss a framework to develop robust sequences of multiple-choice questions and then use the framework for the devel…

计算机模拟的斯特恩-格拉赫实验室

A computer-simulated Stern-Gerlach laboratory

我们描述了一个交互式的计算机程序，模拟Stern-Gerlach测量自旋1/2和自旋1粒子。用户可以设计和运行涉及连续自旋测量的实验，说明不兼容的可观测量，干扰和时间演化。该程序可供不同层次的学生使用，从一般兴趣课程的非科学专业到高级量子力学课程的物理专业。我们给出了建议的家庭作业练习，使用该程序在各个级别。

斯特恩-盖拉赫实验的量子处理

A quantum treatment of the Stern-Gerlach experiment

本文用量子方法处理斯特恩-盖拉赫实验，通过贝克-坎贝尔-豪斯多夫公式和相互作用绘景下直接积分薛定谔方程求演化算符，并讨论位置-自旋纠缠，从而连接量子测量与非定域性等主题。