Поскольку глупости интерференции света на примере водяной волны всплывают регулярно, будет не вредно еще раз объяснить разницу между водой и светом.
Мы все удивлялись откуда берется такое упорное убеждение о том, что интерференцию можно получить только на очень маленьких щелях. Оказывается, еще в школе вдалбливают. Это оправдано, поскольку критическое мышление в таком возрасте еще не развито (за исключением отношения к родителям), своего опыта тоже не много, а уж про историю возникновения проблем, тем более, не особо известно. Зато усвоится может прочно.
Напоминаем, и это очень важно, что спор между Ньютоном и Гюйгенсом касался ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА. Ньютон предсказывал, что картинка на экране после двух щелей будет представлять собой два пятна.
Если источник не точечный (протяженный), то на экране будет происходить наложение света от разных областей источника, а тень от разных областей источника тоже будет в разных местах.
Обратите внимание, что там, где вообще нет никакого наложения, экран освещен гораздо интенсивнее.
Юнг, в свое время, получил интерференцию от Солнца (протяженный источник) с использованием дополнительного экрана со щелью, считая, что этот экран делает из протяженного источника точечный, а вовсе не камеру-обскуру. Но это все равно, камера-обскура. И в ней штатно происходит «переворот лучей». Это хорошо заметно при использовании частично окрашенного источника.
Игнорирование именно этого факта и позволило утвердить волновую теорию света.
Теперь про воду, на основе волны в которой – эта теория и появилась.
сначала про «очень маленькие отверстия». Вот иллюстрация в учебнике физики за одиннадцатый класс, где на размере источника вообще не заостряются. Источник протяженный, результат закономерный. Для воды.
Для воды такая конструкция, действительно, изобразит что-то вроде точечного источника после препятствия с малым отверстием. Но, волны и не переворачиваются, то есть, не создают эффект камеры-обскуры.
Все наверняка видели эксперимент двух чудиков, которые молотят по воде двумя молотками (вообще два источника), и наблюдают наложение фазами и противофазами водяных волн. Мол, и у света так же.
Главное в интерференции водяных волн – это то, что наблюдают их не на экране, а в массиве. То есть, на всей поверхности водной плоскости. Если для водяных волн поставить экран, то на нем никаких полосок зафиксировать не получится. Особенно учитывая эффекты отражения. Для света, согласно придумке Гюйгенса про водяные волны, на экране тоже никаких полосок не будет. А что делается в массиве – не видно в принципе.
Почему не должно получиться полосок на экране. В водоподобной волне фазы и противофазы четко следуют одна за другой, и к экрану они тоже подходят по очереди. Проиллюстрируем на примере препятствия с одним отверстием.
С двумя отверстиями картина будет точно такой же.
Ни одной противофазе не удастся подойти к экрану одновременно с фазой. Для наглядности мы попробовали их совместить с учетом этой очередности.
Какое-либо наложение будет происходить только в «массиве».
И это такой основополагающий момент в теории: придумать для волны то, чего у нее нет, а потом обозвать волной то, у чего есть. В смысле, полоски.
Позже волновая теория света перешла на другой вид волны, но даже из школьных учебников идеи Гюйгенса не исчезли.
Теперь у нас плоская электромагнитная волна, и интерференция объясняется немножко по-другому. Во-первых, понадобилось ввести понятие когерентности. Хотя, Юнг получил интерференцию от Солнца, и ни о какой когерентности там речь идти не могла. Тем не менее, с плоской синусоидальной волной, что-то такое должно существовать, иначе вообще не получается.
Однако, понятие когерентности убивает возможность интерференции безоговорочно. Но, чтобы это понять, надо было хотя бы раз рассмотреть процесс в динамике, и на экране, а не в массиве.
В динамике когерентные волны на любой момент времени находятся в одной фазе. Даже если им удалось пространственно «разойтись», то во времени они, все равно, когерентны. Другими словами, в некий момент все волны будут в одинаковой фазе, например, в фазе. Поэтому противофазы, с которыми могла бы наложиться фаза, и образовать минимум – в этот момент отсутствуют как класс.
То есть, минимумы просто невозможны. Напоминаем, что минимум – это когда фаза накладывается на противофазу и они друг друга гасят.
Другими словами, или когерентность – это лишнее. И накладываются любые волны на любые. Или описание плоской электромагнитной волны
не соответствует действительности.
К тому же, интерференция от двух независимых источников вполне себе реальна (поскольку они создают "протяженный источник").
А совсем правильно, будет забыть про свет-волну. Тем более, что от, действительно, точечного источника, как и предсказывал Ньютон нагло получаются два пятна (см. первую иллюстрацию).
P/S: Кстати, в школьном опыте с волнами в кювете, «кружочек» образуется в полном соответствии с законами гидродинамики. Это когда скорость течения жидкости в трубе у стенок трубы меньше, чем скорость в центре трубы.
Применительно к свету – это снижает ценность всяких заявлений о постоянстве скорости света. А для плоских э/м волн полностью исключает пространственную когерентность (длины волн у стен отверстия окажутся короче). А вот временная когерентность, когда в момент времени существует только один вид фаз, никуда не денется.