Найти тему
anj68

О том, как дурят второй курс физмата. (опыт Юнга на двух щелях)

Прежде чем делать какие-то выводы из этой статьи, желательно ознакомиться с предыдущей (О том, как Юнг надурил физиков.) В ней мы рассказывали, как Юнг вместо точечного источника подсунул физикам камеру – обскуру, а так же, как и почему в опыте Юнга на двух щелях получается три полосы.

Мы заметили, что особое удивление тем, что в опыте Юнга получается три полосы, высказывают те, кто в свое время обучался на физмате и на втором курсе своими глазами лицезрел гораздо больше полос. В связи с чем, высказываются предположения о том, что у нас «что-то не получилось». (Если и не получилось – так это у света не получилось изобразить волну, если что.) Даются советы на тему: использовать лазер, или сделать какие-то особо узкие щели, сравнимые с длинами волн, и что-то про монохроматическую волну. Ну, мы уже говорили неоднократно, что у самого Юнга никакого лазера не было, чаще встречаются упоминания о бунзеновской горелке, так что про лазер и монохроматическую волну можно забыть. И про супер-пупер микрощели тоже можно не беспокоится, поскольку такие тогда делать явно не умели.

А вот для демонстрации опыта студентам "по-быстрому", действительно удобно использовать лазер. Интенсивность его в разы больше, чем от любой лампочки, что позволяет разглядывать результат не напрягаясь; экран можно отодвинуть подальше (и уже наконец-то «вместиться в формулу», используемую для расчета ширины полосы).

Однако, есть и проблемы. Кроме того, что лазер является точечным источником, и от него, как и предсказывал Ньютон, нахально получаются две полосы,

-2

фотоны там имеют более-менее параллельные траектории, что совсем неудобно.

Поэтому, чтобы получить интерференционноподобную картинку приходится немножко по изощряться.

Благодаря одному из наших оппонентов, мы имеем обзорную картинку этих изощрений.

-3

Первое, что мы видим после источника – это бипризмы Френеля. Это такая своеобразная стекляшка, с помощью которой в данном случае, точечный источник и переводят в подобие камеры обскура. В Википедии ее позиционируют примерно так

-4

К сожалению, приличной бипризмы Френеля у нас не нашлось, но немного зная законы преломления, мы можем примерно изобразить и ее действие на лазерный луч:

-5

Таким образом, мы получим разлет фотонов такой же, как в камере -обскуре, и про точечный источник можно забыть.

Осталось это немного оформить с помощью линзы, и пропустить через щели.

А линзы и сами по себе довольно своеобразная вещь. Например, могут давать неравномерный выход света, что на расстоянии «до фокуса» оформлено в виде, так называемых, колец Ньютона. Их уже может быть больше трех.

-6

А можно даже и без бипризм, и даже без щелей:

-7

Но без щелей не получится навешать лапши про опыт Юнга.

А другими словами, демонстрируемый второкурсникам опыт, не имеет ничего общего с опытом Юнга на двух щелях, то есть, с интерференцией света от точечного источника. Так же, как и сам опыт Юнга, как таковой, не имеет отношения к опытам с точечными источниками. :)

-

P/S:

И немножко про шум на тему монохроматических волн. Шум особенно актуален стал с появлением лазеров. И действительно, на фотографии выше мы видим, как замечательно с помощью специальной насадки, перераспределяется поток зелененьких фотонов. С помощью этой же насадки так же замечательно перераспределяется свет от обычной лазерной указки

-8

А вот от фонарика этой же указки никакого такого эффекта нет:

-9

Ура! Особенные свойства монохрома подтверждены!

Но давайте не будем спешить. Лазер характерен тем, что траектории фотонов в нем практически параллельны. Такой поток удобно перераспределять. В просто фонарике фотоны имеют совершенно непредсказуемые траектории и такой поток перераспределить невозможно, поскольку они и так – везде.

Но можно сделать небольшой финт ушами, и попробовать эту хаотичность немного привести в порядок. Например, установив после фонарика трубку.

-10

На некотором протяжении большинство фотонов с косыми траекториями в этой трубке потеряются. И мы получим в основной массе фотоны с траекторией «вдоль трубы». И на выходе из этой трубы установим нашу насадку. И получим возможность перераспределения этого потока.

-11

Таким образом, зависимость от монохроматичности волн оказывается глубоко под сомнением. Значение имеет оформление потока.

Что, собственно, и приводит к двум пятнам при точечном источнике, и трем при применении камеры-обскуры.