Experimento en la Franja Oscura Plantea Preguntas

Question

Puedo configurar una rendija y producido este patrón de interferencia en una lejana pared.

Luego coloca otra rendija en la deconstructiva parte del patrón. Aquí tienes una foto. La hendidura entre las dos áreas brillantes.

La franja oscura de la zona producido ninguna luz después de la segunda hendidura. Por favor, considere mis dos preguntas.

1.Si las áreas oscuras son lugares donde las olas son 180 fuera de fase, entonces ¿no debería la segunda hendidura interrumpir la salida de fase de las ondas y crear nuevas ondas que sería el crear un nuevo patrón de interferencia.

2.Si la onda no es simplemente fuera de fase, pero destruido. ¿De dónde salió la energía? Puedo poner un divisor de haz entre las dos rendijas y nada devuelta a la fuente.

Aquí hay un diagrama de la instalación.

Answer 1

La pregunta que formula 2 hipótesis para lo que provoca que las franjas oscuras en una sola rendija experimento. En (1), la hipótesis es que es debido a la cancelación de 2 de ondas de 180 grados fuera de fase. Mientras que en (2), la hipótesis es que debido a la ola de simplemente ser "destruido".

Ninguno de estos son bastante correcto, pero (1) está mucho más cerca de la verdad. Que en realidad no es 2 en particular, las olas son físicamente cancelación de cada uno de los otros, es más que si se suman todos los posibles caminos que la luz podría llevar de la abertura en la pared, usted termina con un patrón que es cero en ciertos puntos (nodos / franjas oscuras) y distinto de cero en la mayoría de los puntos. La cancelación es de entre un número infinito de posibilidades, pero es cierto que, dado que la mayoría de ellos va a cancelar todos modos, usted realmente sólo necesita considerar los rayos de luz que provienen de cualquiera de los bordes de la hendidura.

El patrón particular de la intensidad con que terminan se llama una función de sinc ($\frac{\sin x}{x}$), o más específicamente ${\rm sinc}^2 x$.

La intensidad es sólo exactamente cero en puntos aislados. Así que no importa lo pequeño que hacer la segunda rendija, no hay ninguna manera de evitar que algunas luz que pasa a través. Pero el tiempo que es lo suficientemente estrecha y centrada en un nodo, puede reducir la intensidad de la luz que pasa a través de a muy cerca de cero. Así que probablemente, hay algunos mínima cantidad de luz que recibe a través de la 2ª hendidura que usted hizo, que no se acaba de ver porque es demasiado tenue.

Usted puede hacer todo esto usando las ondas en el agua en lugar de las ondas de luz, si lo prefiere. Crear un grupo con una barrera que tiene una rendija estrecha cerca de la mitad. Luego de hacer algunas ondas en un lado de la piscina, y ver que ondas final hasta llegar al otro lado y estrellarse en la pared lejana. Usted puede pensar de las olas como puntos individuales en la piscina se mueve arriba y abajo. Cada vez que cualquier punto en la piscina oscila hacia arriba y hacia abajo, se envían ondas en todas las direcciones. A continuación, todos los puntos circundantes se agita de arriba y abajo, y los terminan también el envío de ondas en todas las direcciones. Esto no hace mucha diferencia si hay una 2ª hendidura o no, si no muchas ondas que se están haciendo a un determinado punto en la pared, haciendo un corte no va a cambiar eso. No se mucho de la luz (o las ondas en el agua) se obtiene a través de una rendija que usted lo coloque cerca de una franja oscura. Mientras que una gran cantidad de luz (o las ondas en el agua) se obtiene a través de una rendija que lugar cerca de una brillante franja.

En ningún momento se hace algo como (2) el lugar donde las olas son simplemente destruye y se pierde energía.

Answer 2

No entiendo el pensamiento detrás de la 1ª pregunta. ¿De qué manera crees que el 2º de hendidura "rompe el fuera de fase de las ondas y crear nuevas ondas que iba a crear un nuevo patrón de interferencia"? Tal vez la siguiente manera :

Podemos pensar en la iluminación por la rendija de 2 como (una) a cada una de las ondas de luz de diferentes partes de la hendidura 1 al llegar con aproximadamente la misma amplitud, pero diferentes fases, o (b) la oscuridad resultante de la colectiva de la interferencia destructiva de las ondas en un (una). En el caso (b) es obvio que habrá oscuridad detrás de la rendija 2, pero lo que sobre el caso (a)?

Las diferentes partes de la 1 de hendidura puede ser pensado como fuentes coherentes (Huygens de la Construcción). Cada una de estas fuentes y produce su propio patrón de difracción detrás de la 2ª rendija, similar a la que en su 1ª imagen. Cada patrón de difracción tiene su propia fase - o más exactamente, cada punto en el patrón tiene una fase diferente dependiendo de la fuente que la ha creado. Pero así como las fuentes en la rendija 1 están fuera de fase y de interferir destructivamente en la rendija de 2, por lo que los patrones de difracción de detrás de la rendija 2 también están fuera de fase, e interfieren destructivamente en la pantalla.

Así que no hay oscuridad detrás de la 2ª hendidura cualquiera que sea la forma que usted piensa de la luz incidente.

Tu 2ª pregunta se contesta en ¿Qué ocurre con la energía cuando las ondas perfectamente cancelar el uno del otro? y muchas otras preguntas tales como ¿Cómo funciona la interferencia de mover la energía de destructivo que constructivo regiones? Estas respuestas explicar que la energía que se "pierde" en los lugares de interferencia destructiva "reaparece" en los lugares de interferencia constructiva. Usted no puede tener interferencia destructiva en un solo lugar sin tener interferencia constructiva en algún otro lugar. Así que siempre hay conservación de la energía.

Pero estas respuestas no parecen explicar por qué o cómo sucede esto. La explicación puede ser que las ondas no son objetos en sí, sino descripciones de la transferencia de energía o de la probabilidad o algo más. Esta distinción es explícito en la física cuántica, entre ola-funciones y las partículas que describe. De manera individual los fotones no aniquilar en los puntos donde hay interferencia destructiva de la función de onda. Pero la interferencia se produce también en la física Newtoniana - por ejemplo, el sonido en el aire, las ondas en el agua. Si se examinan las colisiones entre los elementos de aire o de agua, veríamos la mecánica por la cual la energía se transfiere desde o hacia ciertas regiones en la que decimos destructiva o constructiva, se producen interferencias.

La ola de la imagen es un método taquigráfico de describir algunos más complejo mecanismo subyacente. A pesar de que hace algunas cosas más fáciles de entender (tales como la aparición de patrones de interferencia), hace que otras cosas más difíciles de entender (como la desaparición de la energía de un punto y su reaparición en algún otro lugar).