Я продолжаю тему о предрассудках, связанных с фотонами.
В предыдущих статьях я рассматривал старинный предрассудок «лучи не взаимодействуют друг с другом», от которого ведет свое происхождение другой, уже современный предрассудок «фотоны не взаимодействуют друг с другом».
Я считаю, что в некоторых случаях интерференционная картина формируется в результате взаимодействия фотонов непосредственно друг с другом, причем взаимодействие имеет место не на экране, а в пространстве перед экраном, задолго до того, как фотоны на экран попадут.
Для того, чтобы это доказать, попробуем реализовать с помощью лазерной указки эксперимент с зеркалами, подобный тому, который Френель провел в 1816 году.
Рассмотрим рисунок 46 из учебника Савельева (Курс общей физики, том III. Савельев И. В., 1971, стр. 88):
Описание к рисунку:
Зеркала Френеля. Два плоских зеркала OM и ON располагаются так, что их отражающие поверхности образуют угол, близкий к 180º (рис. 46).
Соответственно, угол α на рис. 46 очень мал. Параллельно линии пересечения зеркал O на расстоянии r от нее помещается прямолинейный источник света S (например, узкая светящаяся щель). Зеркала отбрасывают на экран E две цилиндрические когерентные волны, распространяющиеся так, как если бы они исходили из мнимых источников S1 и S2. Экран E1 преграждает свету путь от источника S к экрану E.
Я вместо щели использую в качестве источника света лазерную указку.
Как я уже упоминал в предыдущих статьях, для проведения экспериментов удобно использовать дешевые указки от «неизвестных производителей», которые можно легко разобрать и отрегулировать, сделав луч, например, расходящимся.
В моем эксперименте угол расхождения лазерного луча составляет 3 градуса. На экране луч указки сам по себе создает следующую дифракционную картину:
Зеркала нужно использовать цельнометаллические, так как в стеклянных зеркалах имеет место так называемая «интерференция при отражении от тонких пластинок», которая мне в данном эксперименте совершенно не нужна.
Где взять такие зеркала?
В качестве зеркал можно использовать, например, пластины от пришедшего в негодность жесткого диска, немного сточив каждую из пластин с одного края при помощи наждачной бумаги:
Величина угла α составляет 5 угловых минут.
Расстояние r от лазерного модуля до места соприкосновения зеркал - 10 см.
Свет от лазерного модуля падает на стык между дисками под углом 30 градусов (угол между центром луча и зеркалом OM).
На экране на расстоянии 4 метра от дисков в этом случае видна такая картина, являющаяся результатом частичного наложения друг на друга двух полукругов:
Здесь видны дугообразные полосы, появившиеся в результате дифракции на выходе лазерного модуля, и прямые полосы, появившиеся в результате дифракции света на краях зеркал.
А теперь рассмотрим центр картинки в увеличенном виде:
После увеличения становятся заметными узенькие полоски, которые являются результатом взаимодействия фотонов, исходящих от двух разных зеркал. Расстояние между максимумами составляет около 1 мм.
Проведем контрольный эксперимент – уберем одно из зеркал. После этого на экране остается один полукруг, на котором видны широкие полосы от дифракции, но отсутствуют параллельные узенькие полоски:
Лазерный диод сам по себе является практически точечным источником света и если фокусирующую линзу вообще убрать из лазерного модуля, как я делал в эксперименте, описанном в предшествующей статье, то угол расхождения луча увеличится до 30 градусов.
Однако при попытке повторить описанный выше эксперимент с зеркалами получим следующее: картинка становится гораздо тусклее, а тонких интерференционных полосок в месте наложения изображений не наблюдается.
Вывод: интенсивность излучения влияет на интерференционную картину.
Область локализации фотона в пространстве длинная и узкая: толщина этой области соизмерима с длиной волны фотона, длина же ее многократно превышает длину волны. Причем насколько фотон длинный точно неизвестно, мнения на этот счет весьма разнообразные – от 10 до 100000 длин волны.
Если увеличить угол расхождения луча, то уже на небольшом расстоянии от излучателя фотоны утрачивают возможность взаимодействовать друг с другом.
Комментарии
Поясните, что именно Вы пытались доказать этим экспериментом?
Двести лет, из поколения в поколение, физикам вбивают в головы, что взаимодействие лучей, формирующее интерференционную картину, происходит только на экране.
Сто двадцать лет физикам вбивают в головы, что фотоны друг с другом не взаимодействуют.
Сила внушения такова, что противоречащие вышеуказанным предрассудкам результаты экспериментов физики в упор не замечают.
Я считаю, что в некоторых случаях интерференционная картина формируется в результате взаимодействия фотонов непосредственно друг с другом, причем взаимодействие имеет место не на экране, а в пространстве перед экраном, и происходит задолго до того, как фотоны на экран попадут.
О, Господи. Опять этот чудак со своими разоблачениями.
Сам придумывает ложное утверждение, сам его опровергает - статья готова.
Где, откуда вы высосали эти предрассудки?! В учебнике физики за 11 класс русским по-белому написано:
Кто и где вбивает? Гоните пруф.
Да. Два слабых луча дадут слабую интерференционную картину. Два сильных - сильную. На сам факт интерференции интенсивность не влияет никак. Меняется контрастность полос (отношение сигнал/шум. если хотите). При достижении определенно предела отношения сигнал/шум сигнал теряется в шуме.
Откуда сие известно про длину фотона?
Т.е. мы понятия не имеем, насколько он длинный, но точно больше длины волны. Физики, блин. Мне особенно интересно, а это в какой системе координат? В системе координат неподвижного наблюдателя, нас с вами, по отношению к движущемуся со скоростью света релятивистксому объекту - фотону, будет работать лоренцево сокращение длины L = L0 * SQRT(1 - v^2/c^2), которое при v=c обращает длину в 0.
Кто вбивает предрассудки в головы физикам?
Да они сами себе, а точнее старшее поколение вбивает их в головы младшему.
И я не вижу никакого другого способа борьбы с предрассудками, кроме демонстрационных экспериментов.
Александр Пушкин, «Движение»:
Вы бы хоть один пруф привели, где сии предрассудки кому-то вбиваются. Пока я вижу то, что вы сами высасываете из пальца предрассудок и сами его успешно опровергаете.
Да запросто!
Вы же сами не замечаете, что запутались с системами отсчета!
Среда, через которую распространяются физические взаимодействия, вблизи поверхности планеты Земля привязана к планете и вращается вместе с ней. Это убедительно доказали эксперименты Майкельсона, но сам Майкельсон все никак не мог поверить в собственные результаты – настолько крепко вбито в головы было, что светоносный эфир свободно проходит сквозь планету.
Упомянутое вами лоренцево сокращение длины не имеет смысла, если эфир вообще не существует или существует, но привязан к планете вблизи ее поверхности!
К лаборатории привязана система отсчета!
Из-за непонимания этого факта физики запутались в квантовой механике!
:-) и снова здравствуйте.
Во-первых, эксперименты Майкельсона и Морли не доказали, что эфир вращается вместе с планетой! они доказаали, что если этот эфир есть, то скорость его движения относительно планеты не нулевая и примерно в 5-6 раз меньше, чем скорость движения планеты по орбите вокруг Солнца. откройте первоисточник и посмотрите на суточные колебания скорости света- она есть, она четко привязана ко времени суток и она в пять раз меньше, чем предсказывает теория неувлекаемого эфира. А значит если этот эфир есть- то он увлекается планетой Земля только частично!
Во-вторых - так как свет определенно является поперечной волной, то если свет есть колебания эфира- то этот эфир должен быть упругой средой. Потому что только в упругой среде возможны поперечные колебания. Но упругая среда, текущая вместе с планетой но при этом не разрываемая и не разрушаемая и такая, что с веществом сама не взаимодействует (эфир же не увлекает с собой песок там или воду), но при этом колебания которой взаимодействуют с веществом- преломляются , отражаются, поглощаются и испускаются- это какая-то слишком сложная для представления штука с магическими свойствами. А теперь добавим, что в этой среде есть два типа напряжений- электрическое и магнитное, и они РАЗНЫЕ- то есть, это еще и оказывается двухкомпонентная среда. Да еще и эти компоненты двух разных напряжений подчиняются уравнениям Максвелла- это уже не просто магия, это какая-то запредельно навороченная магия. Вместо того, чтобы признавать эту магию Майкельсон и Морли просто отказались от эфира. А потом еще фотоэффект и фотоионизация добавили веселья- и окончательно с эфиром все сломалось.
Про лоренцево сокращение длины- опять пальцем в кудатонетуда. Лоренцевское сокращение длины однозначно, необходимо и бесповоротно возникает в тот момент, когда мы вдруг отказываемся от идеи о существовании во Вселенной выделенной системы отсчета и начинаем требовать (требовать!) чтобы физические законы выполнялись во всей Вселенной. А именно- и на Земле и на Юпитере и в открытом космосе. Как только мы это требование вводим, у нас тут же возникает вопрос инвариантности инерциальных систем отсчета и этот вопрос снимается введением четырехмерного пространства-времени с преобразованием Лоренца при переходе от одной ИСО к другой ИСО. еще раз- преобразование Лоренца однозначно вытекает из требования одинаковости законов физики в различных ИСО. закон сохранения импульса, массы и энергии в двух ИСО выполняются только если переход между ними осуществляется согласно преобразованию Лоренца. Все. А эквивалентность этих ИСО- следует из того, что мы никак не смогли найти той самой выделенной ИСО- и Майкельсон и Морли тут знатно пригодились.
про системы отсчета и "физики запутались в квантовой механике"- это уже даже не смешно. Вы куда ваще полезли? Вы ж про квантовую механику только на АШе узнали...
и еще- про длину фотона- Вы где этот бред нашли про то, что его длина от 10 до 1000 длин волн? это откуда? фотон- элементарная частица. нет у него длины, ширины и толщины. Вы упорно лезете с бытовыми интуитивными представлениями в квантовую физику. А ее придумывали именно потому, что бытовые интуитивно понятные представления классической физики в микромире не работают! вот ваще не работают- ни длина, ни время там никак не похожи на привычные нам. и вещество и материя там совсем другое, нежели мы привыкли видеть на своих макромасштабах. нет у фотона линейных размеров. ваще никаких. Он точечная элементарная частица. у него есть только вероятность взаимодействия с зарядом в данной точке пространства и времени. вероятность взаимодействия, и все. других пространственно-распределенных параметров у него нет.
Позволю себе вас поправить: у элементарных частиц, тех же адронов-мезонов-барионов, таки есть размеры и масса. Фотон не имеет размеров и массы потому, что движется со скоростью света и по этой причине не имеет длины и массы. Длина равна 0 в силу лоренцева сокращения, масса равна нулю потому, что при движении со скоростью света любая масса стремилась бы к бесконечности, чего не наблюдается.
я не понял, что именно Вы себе позволили поправлять?
Вот это:
У фотона нет длины, ширины и толщины не потому, что он - элементарная частица, а потому, что он - релятивистский объект, движущийся со скоростью света. И массы быть не может.
аааа, вон Вы об чем... Ну, в Стандартной Модели все элементарные частицы не имеют размеров, хоть массовые, хоть безмассовые, а размером наделены только составные частицы- типа протона или нейтрона, которые элементарные, но не совсем элементарные, ибо собраны из кварков, а вот сами кварки- хоть и массивные, но размера, как и срама, не имут.
Вы бредите. С вами все хорошо? Еще раз:
1. Фотон является релятивистским объектом, движущимся со скоростью света с.
2. Для неподвижных наблюдателей, для вас и меня, длина фотона в системе отсчета, связанной с нами, в силу лоренцева сокращения длины будет тождественно равна нулю.
3. Среда, вращение планеты, эфир и прочий бред никакого отношения к фактам выше не имеют в силу постоянства скорости света. Относительная скорость одного фотона, летящего в прямо противоположную сторону от другого фотона, равна не 2с, а с. Относительная скорость фотонов, летящих навстречу друг другу, также равна с, а не 0. Существует эфир или не существует, движется он или не движется- скорость фотона всегда равна с, а его длина в любой системе отсчета, с ним не связанной, всегда равно 0. Более того, не существует инерциальной системы отсчета, связанной с фотоном - в ней он должен покоиться, а он не может покоиться, он может только двигаться со скоростью с. :).
или длина фотона в системе отсчета, связанной с ним- должна стать бесконечной :-). он может стать в этой ИСО не колебанием поля, а его статическим распределением.
Только вот беда: системы отсчета, связанной с фотоном, не существует :) В ней бы он покоился, а он покоиться не может.
еще раз повторяю мысль- он не может покоиться, если он колебание поля! колебание поля должно распространяться со скоростью света. Но он может покоиться, если он превратится в статическое распределение этого поля! у нас ведь есть электростатическое поле? есть. и в ИСО, связанной с фотоном- он будет статически распределенным по всей Вселенной электростатическим полем. а вся Вселенная для него сократится до бесконечно короткой в направлении движения и время для него станет тоже бесконечно коротким- он получится мгновенно рождается сразу на всю свою Вселенную и мгновенно исчезает. его вселенная из 3+1 мерной превращается вообще в двухмерную! Математика позволяет такое. другое дело, что это сложновато уложить в голове.
Скажите спасибо Лоренцу и Эйнштейну за кашу в собственной голове!
Нет убедительных доказательств того, что скорость света является константой: не проводились в межпланетном пространстве высокоточные эксперименты по измерению скорости света.
Нет убедительных доказательств сокращения размеров движущегося тела.
https://www.youtube.com/watch?v=DvMh4_ak6r4
А вы не спешите хвататься за голову.
За основу современного эталона метра принята величина скорости света, измеренная в лабораториях на поверхности планеты Земля.
Некоторые измерительные установки, судя по их описанию, имеют небольшие габариты и небольшую массу. Однако я не встречал ни одного упоминания о том, чтобы что-то подобное выводилось в космос, подальше от планеты.
А зачем? Если скорость света - фундаментальная физическая константа? А вы только скорость света хотите в космосе проверить? А чем плохи другие фундаментальные физические константы?
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%83%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5#%D0%A4%D1%83%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5
Тут вопрос надо рассматривать куда шире - одинаковы ли константы и физические законы на земле, в обозримой части Вселенной или они одинаковы везде? Если вы говорите А, что скорость света где-то другая, то следует сказать и Б - там не только скорость света другая.
Фундаментальная константа – она по своему названию константа для всей Вселенной. Если это не так, то она не фундаментальная.
Вам внушили в детстве, что скорость света – константа.
На самом деле постоянство скорости света проверялось только на поверхности планеты.
Даже в ближнем космосе проверку не проводили.
В ближнем космосе работает GPS и Глонасс. И работают они на задержках сигналов от спутников, которые как раз определяются скоростью ЭМ излучения.
Поясняю: можно поставить установку для высокоточного измерения скорости света на межпланетный космический аппарат и провести измерения в разных точках траектории, а затем передать результаты на Землю.
Технически это возможно, а практически подобные измерения не проводились.
Вопрос: в чем дело?
Физики подсознательно боятся обнаружить, что скорость света – вовсе не константа?
:-). пояснил... Напомню Вам, что для точного измерения скорости света Вам нужно иметь две точных шутки- эталон точного метра и эталон точной секунды :-). как только Вы сможете придумать эталон метра, достаточно точный для того, чтобы возникла хотя бы теоретическая возможность заметить изменение скорости света- так сразу же публикуйтесь. А пока- у нас нет пригодного для такого эксперимента эталона метра. эталон секунды- вроде бы есть- сверхтонкий переход атома цезия дает нам фотончики строго фиксированной частоты и эту частоту мы можем использовать за эталон секунды, а вот с метром- у нас бяда.... нетути метров... а без метра невозможно измерить скорость света. особенно в космосе. там надо не просто эталон метра- там надо много-много эталонов метра :-).
косвенно наши представления о постоянстве скорости света подтверждаются наблюдениями спектров далеких звезд- в них ядерные реакции идут совершенно также, как и в наших лабораториях, а значит и параметры этих реакций- точно такие же, как и у нас, а в этих параметрах как раз таки везде торчит скорость света, и если бы она хоть чуток изменилась- то мы бы увидели в продуктах взрыва сверхновых класса 1А какие-нибудь измененные соотношения изотопов, а мы не видим- видим стандартные соотношения- и потому думаем, что и там и тогда, когда эти звезды взрывались- "с" была такая же, как и сейчас- и полагаем, что она ваще всегда и везде такая. в любых условиях. хотя и понимаем, что это не точно, и ищем возможные отклонения до сих пор. до сих пор и не нашли ничего такого.
Просто это нахрен никому не надо. Оплачивать вы это все будете? Спутники GPS летают на орбитах около 20000 км - там скорость света такая же.
Никому не нужно или всем боязно?
Представление о том, что скорость света является константой лежит в основе современной физики, а происходит оно из модели начала XIX века с неподвижным эфиром, имеющем постоянную плотность.
Если скорость света в вакууме не константа, понадобится перепроверить модели и расчеты за последние двести лет.
Чего бояться-то? Пока нет ни одного исследования, которое позволило бы усомниться в постоянстве скорости света.
не врите. Представление о постоянстве скорости света происходит не из модели с эфиром- в этой-то модели как раз скорость света должна быть переменной! Майкельсон и Морли как раз эту переменность искали!
Представление о постоянстве скорости света впервые вытекло из уравнений Максвелла- они в любой ИСО одинаковые и в любой ИСО дают волны с одной и той же скоростью- независимо от скорости движения ИСО и от скорости движения наблюдателя и от скорости движения источника света. И это была офигеть какая проблема до тех пор, пока Эйнштейн не пришел, и не разложил все по полочкам.
Понятие об ИСО вытекает из уравнений Максвелла?
Первый раз такое слышу.
Максвелл, насколько я понимаю, был приверженцем концепции неподвижного эфира.
Вы много чего первый раз слышите. Понятия ИСО не вытекают из теории Максвелла. Но в теории Максвелла отсутствует пространство. Его теория нигде не включает в себя скорость движения источника волн, скорость движения приемника волн и не включает в себя систему координат! уравнения Максвелла совершенно одинаково записываются для подвижного и неподвижного наблюдателя. И решаются одинаково- и в обоих решения для подвижного и неподвижного наблюдателя свет движется с одинаковой скоростью относительно наблюдателя! и получается, что один и тот же свет движется с разными скоростями одновременно, а это очевидная ошибка. Поэтому или надо в уравнения Максвелла вводить принудительно глобальную систему координат, и тогда вдруг возникает скорость движения наблюдателя, или надо как-то строить уравнения так, чтобы они сохранялись при переходах между разными СК. С точки зрения дилетанта- надо вводить глобальную СК. С точки зрения физики- надо унифицировать представления так, чтобы они работали в любой СК. Максвелл был приверженцем наличия глобальной СК- ну и чо? он придумал верные уравнения и обозначил глобальную ИДЕЮ! это не мешало ему заблуждаться в деталях. А последователи идею сохранили, но заблуждения развеяли. И получились уравнения Максвелла в операторной форме и преобразование Лоренца для сохранения универсальности уравнений в любой ИСО.
Максвелл опирался в своих рассуждениях на результаты примитивных экспериментов первой половины XIX века, которые проводились в лабораториях на поверхности планеты Земля. Система отсчета в таких экспериментах привязана к лаборатории.
Из того, что уравнения линейные, совершенно однозначно вытекает только одно – они упрощенные. Именно поэтому возникла проблема с привязкой системы отсчета.
на что он там опирался- совершенно не принципиально в рамках данной дискуссии- он опирался на эксперимент и строил теорию, которая этот эксперимент описывает. А эксперимент простой- опыты Фарадея дают линейную связь между магнитным потоком и ЭДС индукции, опыты Ампера дают линейную связь между электрическим током и напряженностью магнитного поля, катушки индуктивности с точностью до погрешности эксперимента- линейны. Вот от этого и пляшем. И теория оказалась очень даже прекрасно описывающей все наблюдаемое разнообразие электромагнитных проявлений- прямо вот и качественно, и количественно описывает и никаких расхождений не наблюдается. И никаких внятных способов ввести в эту теорию пространство, скорость движения наблюдателя и скорость движения источника и вообще правила перехода из одной ИСО в другую не видно было.
Но попробуйте понять- суть проблемы не в том, что одни только уравнения Максвелла такие вот ущербные. Нет! проблема в том, что мы не можем отличить две разных ИСО друг от друга. Майкельсон и Морли попробовали отличить ИСО Земли от ИСО Солнечной системы- и не смогли. А потом пришел Эйнштейн, и предложил очень простое и красивое решение проблем с ИСО- и его решение оказалось имеет прогностическую силу, объясняет электродинамику, объясняет возникновение магнитных сил для движущихся зарядов, объясняет прецессию орбиты Меркурия, объясняет дефект массы ядерных реакций, объясняет время жизни высокоэнергетических мюонов, объясняет гравитационное линзирование и сдвиг линий в спектрах (разные сдвиги) - и все это объясняет ТОЧНО! прямо вот с расчетами- прецессия такая-то, сдвиг такой-то, увеличение времени жизни такое-то! его решение проблемы отсутствия пространства в уравнениях Максвелла имеет очень глубокую унификацию. Мы наблюдаем именно Эйнштейновский искривленный пространственно-временной континуум- мы его наблюдаем. Не мир под свою ерунду подтягиваем, а свою ерунду подтягиваем под то, что наблюдаем в физической реальности. реальность оказывается не такой простой, как хочется- но мы развиваем воображение, и таки получается понять. :-)
Есть такой термин «универсальное объясняющее правило», который обозначает прием, позволяющий объяснить все, что угодно.
Например, на любое «почему» можно отвечать «Так хочет Бог!»
Проблема в том, что пользы от подобного правила и выдаваемых объяснений – никакой.
Теория относительности обладает именно таким свойством: дает совершенно бесполезные объяснения.
А теперь вернемся к биениям в лазерном луче.
Где контрольные эксперименты?
Биения возникают в зеркале, на котором соединяются лучи, или уже позже, в самом составном луче?
Изменится ли что-нибудь, если придвигать светодиод к зеркалу и отодвигать его?
Каким еще образом проявляют себя биения кроме периодических изменений яркости, регистрируемых фотодиодом?
ОТО дает проверяемые выводы и предсказания! она позволяет рассчитывать прецессию орбит планет, точно рассчитывать. "Так хочет Бог" не позволяет рассчитывать ничего и ни на что. А ОТО позволяет рассчитывать орбиты планет и рассчитывать на то, что этот расчет точный.
Про биения- биения не материальный объект- это свойство пучка света. два когерретных луча с незначительно отличающейся частотой при сложении дают луч с биениями колебаний- что проявляется в переменной интенсивности излучения в этом луче. они не возникают на зеркале и не исчезают где-то, и не возникают в луче. про них вообще так говорить нельзя. Эти биения проявляют себя при любом взаимодействии этого луча с чем угодно из того, с чем он может взаимодействовать. они дают (вероятно) незначительные колебания кривизны пространства-времени в луче (так как полный тензор энергии-импульса в луче меняется в такт с биениями), дают изменение показаний измерительных приборов, дают изменения засветки пленки и т.д. и это все ровно до тех пор, пока приближения классической электродинамики и волновой оптики верны. то есть- почти всегда, кроме очень редких случаев. а в очень редких случаях все будет совсем не так, а по особенному, и как именно по особенному- зависит от каждого конкретного редкого случая.
если двигать светодиод- то изменится что-то. но что именно- опять же зависит от постановки эксперимента- что, где и как светит, какие зеркала, какие диоды и прочего- потому что в экспериментальной физике много разных факторов влияют на результат- может, у Вас стол длинный и сам вибрирует, в серединке сильнее, чем по краям- и ваш фотодиод будет ловить не только биения луча, но и вибрацию стола, а Вы и не поймете ничего.
Случай с биениями в луче интересен тем, что явление давно обнаружено, применяется на практике, но при этом плохо изучено.
Почему с этим явлением не хотят разбираться?
Оно не описано в учебниках.
Оно не описано в Википедии.
Я об этом явлении вообще узнал недавно, от читателей моих статей.
Некоторые проблемы не решаются теоретическими спорами.
Я не просто так привел в одной из статей примеры из мемуаров Фейнмана:
Фейнман и спорщики
Вот вы хвастаетесь уравнениями Максвелла.
Как эти уравнения помогут определить, какова максимальная разность длин волн лазеров, при которой возникают биения?
Если совместить лучи зеленого и красного лазера, будут наблюдаться биения или нет?
Какими еще способами можно обнаружить наличие биений, если разность частот слишком велика для того, чтобы с этой задачей справился фотодиод?
Вы с чего там упролись-то так? в смысле- "оно не описано в учебниках"? интермодуляция, сложение и вычитание частот- у нас вся радиосвязь построена на этих биениях, амплитудная модуляция в любом техническом ВУЗе всем радиофизикам, радиотехниками в любом курсе ТОР преподается. ТОР- теоретические основы радиотехники. В википедии не описано? https://ru.wikipedia.org/wiki/Биения
биения в лазерах и биения в фотонах? нобелевские премия за 2018 и за 2023 годы- за аттосекундные и фемтосекундные генераторы, построенные как раз на выделении одиночных пакетов биений при смешении импульсов света разной длины волн, аттосекундные вообще даже не свет смешивают, а ультрафиолет- подбирают частоты так, чтоб биения были не просто гармонические, а практически любой наперед заданной формы- раскладывают в Фурье-спектр нужный сигнал и периодическую последовательность таких сигналов собирают из нужных гармоник, а гармоники создают, настраивая параметры ондуляторов в лазерах на свободных электронах. то, что Вы об этом не знаете- ну так сорян, это все-таки довольно узкоспециальная тема, а об узкоспециальном в общеобразовательных учебниках не пишут- именно потому что общеобразовательные учебники для общего образования, а узкоспециальная литература- для специалистов. Просто тут на АШе Вы свою ересь выносите на публику, и поэтому Вам специалисты и растолковывают в порядке развлечения Ваши заблуждения, и к общеобразовательным учебным сведениям приводят узкоспециальные применения этих сведений.
Уравнения Максвелла помогают определить максимальную и минимальную разницу длин волн лазеров, при которой возникают биения. Эти уравнения однозначно говорят, что колебания ЭМ-поля могут распространяться в виде гармонических волн, а в гармонических волнах биения наблюдаются при сложении любых волн разной частоты, при этом частота самих биений равна разности частот складываемых волн. Поэтому биения есть при любых сочетаниях частот. Просто для световых лучей частоты самих волн настолько большие, что и разности этих частот лежат в гига и тера-герцовых диапазонах и потому технически на нашем уровне развития элементной базы не детектируются почти никогда и никем и нафиг нам не нужны. Но в тех случаях, когда удается создать пучки с близкими частотами (как у дварфа в коаксиальных пучках лазера)- тогда эти биения вполне себе детектируются и даже как-то могут быть использованы.
если совместить красный и зеленый лазеры- то биения будут наблюдаться, но мы их наблюдать не сможем, потому что частота этих биений будет инфракрасная- а мы на таких частотах работать не умеем и уметь в ближайшем будущем не будем.
Если разность частот слишком велика для детектора- то никак такие биения и не обнаружить- как задетектировать явление, которое не детектируется детектором? только каким-то другим, более чувствительным детектором, если он в принципе существует...
В Википедии есть статья про биения вообще, но нет информации про биения в луче.
И так, фотодиод отмечает, что в результате биений фотонов то больше, то меньше.
А почему их то больше, то меньше?
Нечто типа интерференционных полос пробегает по поверхности диода с частотой миллионы раз в секунду?
Тогда либо периодически меняется толщина светового пятна, либо пятно колеблется из стороны в сторону.
Если бы в экспериментах применялась матрица фотодиодов, можно было попытаться понять, что именно происходит. Но судя статьям в Интернет, сложилась традиция использовать только один диод.
Я прям даже и не знаю, как еще объяснять... Приводил скриншот с учебника, где русским по-белому написано, что освещенность зависит от величины вектора напряженности электрического поля. А его величина изменяется при сложении колебаний.
https://studfile.net/preview/16460721/
Фотонов не может быть больше-меньше в силу постоянства скорости света.
Освещенность определяется как световой поток на единицу площади, а световой поток определяется как мощность светового излучения. Принцип работы фотодиода заключается в том, что фотоны, при попадании на пн-переход, генерируют в этом переходе электронно-дырочные пары, которые создают электрический ток в запертом переходе при обратном приложенном напряжении. Сам принцип работы фотодиода предполагает, что величина тока пропорциональна количеству упавших фотонов, а не их суммарной энергии. При этом опять же- фотоны с энергией меньше энергии генерации электронно-дырочной пары- вообще не детектируются фотодиодом. Потому Вы как знаете, но фотодиод чувствителен не с освещенности, а именно к количеству фотонов, поступающих в единицу времени. Количество фотонов в целом коррелирует с освещенность, но это разные величины и отождествлять их нельзя.
Да, Вы приводили скрин учебника- но тут такое- смысл написанного на скрине не совсем очевидный- и два фотона, летящих условно рядом- дают в корень из двух раз большую напряженность электрического поля, и в корень из двух магнитного, нежели два фотона, летящих последовательно один за одним или два таких же фотона, летящих одновременно но разнесенных в пространстве. При этом освещенность в обоих случаях одинаковая, потому как освещенность- это средний за единицу времени поток световой энергии на единицу площади! и хотя да- она в целом пропорциональна среднему квадрату напряженности электрического поля- опять же, осредненному по времени и по площади - и в каких-то случаях для описания явлений достаточно классической волновой оптики со сложением амплитуд и привычными непрерывными величинами- но в некоторых случаях это описание не работает- и кстати, работа фотодиода- один из таких случаев. Потому что фотодиод как раз таки не на освещенность реагирует на самом деле, а на число фотонов с энергией выше критической!
Фотодиод отмечает, что в результате биений фотонов в единицу времени с этим диодом взаимодействует то больше, то меньше.
их то больше, то меньше- потому что волновые функции фотонов складываются друг с другом так, что вероятность каждому отдельному фотону провзаимодействовать с электроном детектора в конкретной точке пространства и конкретный момент времени меняется. Причем, эти вероятности меняются таким интересным образом, что в большом ансамбле таких фотонов, растянутом в пространстве и времени- осредненные характеристики этого взаимодействия оказываются точно таким же, как результат воздействия складывающихся непрерывных волн- со сложением амплитуд, их квадратами, биениями и прочими прелестями волновой оптики. Это не физикам сто лет дурят головы- это физики еще сто лет назад заметили, что свет устроен сильно хитрее, чем казалось раньше и что это хитрое устройство- хотя и очень похоже на привычные и понятные волны на воде- на самом деле оооочень сильно от них отличается, хотя иногда и ведет себя совершенно так же. И эти же физики создали теорию, которая описывает поведение этого самого света и при понятных нам условиях (потоки большого количества фотонов с большой суммарной плотностью энергии)- вырождается в понятную на бытовом уровне волновую оптику, но при более глубоком рассмотрении- отличается от нее просто кардинально. не мы такие, мир такой.(С)
и еще раз про биения в луче в википедии- за биения в лучах дали нобелевские премии два раза! Люди сотни научных статей написали по этой теме- то, что Вы их не читали в википедии объясняется именно тем, что они опубликованы не в википедии, а в научных журналах, а Вы научные журналы не читаете и Вам кажется, что этой информации нигде нет- а она просто не под тем фонарем, под которым Вы ищете.
этот стих специально для Вас. интуитивно понятные представления в физике часто не канают- именно поэтому мы видим, что Солнце летит по небу вокруг Земли, но прав Галилей, утверждающий, что это как раз Земля летит по небу вокруг Солнца.
Вы опять демонстрируете глубочайшее непонимание терминологии и смысла. "Взаимодействуют"- это размытый термин! Лучи взаимодействуют в бытовом смысле- при их наложении наблюдается интерференция, а она понятно объясняется волновой теорией электромагнитного излучения. И в этой теории лучи складывают свои напряженности полей согласно их амплитуде, фазе и поляризации и это считается типа как "взаимодействие". А с точки зрения квантовой физики- лучи- это потоки квантов света (кстати, достаточно разреженные потоки, кванты там летят не так чтоб прям плотными рядами, а реденько довольно!). И взаимодействие с точки зрения квантовой физики- это изменение свойств квантов- направления движения, энергии, поляризации или еще каких квантовых чисел. И вот с этой точки зрения кванты света в лучах никак не меняются ни при сложении амплитуд, ни при вычитании, и направление распространения квантов тоже не меняется. А потому фотоны не взаимодействуют друг с другом! и поэтому с точки зрения квантовой физики результаты сложения этих пучков света друг с другом наблюдаются тогда и только тогда, когда эти потоки квантов начинают взаимодействовать с веществом- поглощаться экраном или фотопластинкой или матрице ПЗС вашего фотоприбора или еще чем материальным!
Квантовая теория родилась по той причине, что нормальная волновая теория электромагнитного поля однозначно неверна- она не соответствует наблюдаемой в реальности квантовой природе света! энергия волны в классической электродинамике может быть любой. А на практике- однозначно связана с длиной волны. И поэтому из обычной электродинамики родилась квантовая электродинамика- которая "несколько сложнее для восприятия".
Если я повешу два маятника на общий гибкий подвес, они начнут влиять друг на друга, изменяя частоту колебаний каждого из них. При этом каждый маятник остался таким же, каким и был до их взаимодействия. Вот так и фотоны - они взаимодействуют, ни капли не изменяясь каждый сам по себе.
А вот на это хотелось бы пруф.
Господа физики, какие вам еще нужны «пруфы», если вы прямо здесь и сейчас демонстрируете, что увязли в предрассудках XVII, XIX и начала XX века!
Сразу после открытия фотонов теоретики наглухо запутались в рассуждениях. В результате квантовая механика как-бы есть, а на практике вы все время отходите назад и вынуждены использовать то корпускулярную, то волновую теорию.
Простой прозвонкой выявляются «косяки» в теории.
Вот попробуйте привести описание хотя-бы одного эксперимента, в котором физики пытались бы проверить влияние интенсивности света на интерференционную картину, когда взаимодействуют два луча от одного источника света.
А каков максимальный угол пересечения траекторий фотонов, при котором они все еще взаимодействуют друг с другом?
Я не физик, я технарь. Как-то делали интерферометр с разностью хода лучей примерно в 60 метров. Тот луч, что пришел с 60 метров за счет расходимости расплывался до пятирублевой монеты и становился бледным, как поганка за счет расходимости и поглощения в воздухе. Разумеется, контраст интерференционный картины был низким - полосы глазом были не видны, наличие интерференции определялось фотоприемником - там была очень зашумленная синусоида при изменении разности хода.
Угол может быть любым, отличным от 90 градусов. Иными словами. когда проекция вектора Е одного фотона на вектор Е другого фотона отлична от нуля.
Цитата из напечатанной мелким шрифтом сноски под картинкой 46 на стр. 88 упомянутого мной учебника Савельева:
Автор учебника даже не замечает, что с классической волновой теорией света это утверждение не согласуется!
Там еще иногда написано, что колебания должны быть одинаковой частоты и с постоянным сдвигом по фазе. Но я не ученый, я технарь. У меня лапки и все интерферирует. :)
В моих экспериментах лучи расфокусированные.
Доводилось ли вам сталкиваться с ситуацией, когда лучи от одного и того же лазера пересекаются друг с другом под очень острым углом в несколько угловых минут и снова расходятся?
Какая картина наблюдается после расхождения лучей?
Я вам уже отвечал и приводил схему лазерного допплеровкого анемометра. Дальше лучи идут как ни в чем не бывало.Я не знаю, какие там углы, я не знаю, под каким углом пересекались у меня лучи в процессе юстировки интерферометра, но уверен, что это не тот случай, когда количество переходит в качество и при каком-то угле картинка качественно изменяется - к этому нет никаких предпосылок.
Мои эксперименты – примитивные, но обеспечить острый угол между лучами я смог.
На экране я вижу, как после пересечения лучей под углом в несколько угловых минут лучи дробятся на узкие лучики.
Страницы