探究可视化对学生理解量子叠加态的影响

交互式计算机模拟中的可视化是帮助学生建立富有成效的心智模型的有力工具，特别是在没有经典类比的情况下量子现象。QuVis 量子力学可视化项目开发基于研究的交互式模拟，用于量子力学的学习与教学。我们描述了完善 QuVis 模拟中单光子叠加态视觉表现的努力。我们开发了光子入射到分束器上的各种描绘方式，并通过个人访谈调查了它们对学生思维的影响。这项研究的结果促使在所有 QuVis 单光子模拟中采用了修订后的可视化方案。2013 年和 2014 年在入门量子物理课程中使用干涉仪实验模拟进行的课堂试验，被用于对初始和修订后可视化方案的比较研究。使用修订后可视化方案的班级表现出较少的关于量子叠加态的错误观念，例如光子分裂成两个半能量分量。