Нас тут упрекнули, и вполне справедливо, что при попытках воспроизвести опыт Юнга на двух щелях, мы кроме непосредственного воспроизведения позволяем себе и некоторые отклонения от классического эксперимента. Так сказать, «не соблюдаем рецептуру». Например, засняли не только уже «готовую» картинку интерференции света на двух щелях, но и такой момент, когда картинка интерференции не получается. И собираемся привести еще парочку вариаций на тему этого эксперимента. Юнг, понятно, ничего такого не делал, но в заслугу мы ему этого поставить, извините, не можем. Но, как бы там ни было, теперь такие эксперименты есть. Игнорировать их на том основании, что они не укладываются в волновую теорию света не спортивно, и не научно. Если кому-то за Юнга сильно обидно, то мы не будем возражать, если их будут называть как-нибудь вроде «опыты Анж на двух щелях». А кто бы возражал? Ну, это так – к слову, а теперь к делу.
Что бы понять, почему при расчетах интерференционной картины никак не учитывается влияние источника, мы должны вспомнить, откуда вообще все началось. Началось все с водяной волны, поэтому интерференция представлялась примерно так:
То есть, все что происходило до преграды со щелями выглядело совершенно неинтересно, банальный волновой фронт. Его не подвинешь, не повернешь, и изучать его, стало быть, незачем.
Когда начали перелицовывать водяную волну в плоскую синусоидальную электромагнитную волну, областью до преграды со щелями интересоваться не стали по традиции. Все списали на щели, обозвав их когерентными источниками вторичных волн. Нарисовали картинку с траекториями двух падающих частиц, а в расчетах все осталось по- прежнему.
Однако, синусоидальная волна при интерференции ведет себя еще хуже, чем водяная. для демонстрации этого, вместо траекторий нарисуем синусоидальную волну хотя бы схематично, ну и собственно когерентный источник монохроматических волн.
И собственно, два когерентных источника. С Вашего позволения, мы весь бардак разбирать не будем, а ограничимся тремя синусоидальными волнами, попадающими в области максимумов.
В точку А первого максимума одна из синусоидальных волн приходит первой (S1А) и, наверное, начинает отражаться. Скорее всего, по закону «угол отражения равен углу падения». (Как она это делает пока никто толком, так и не объяснил). Вторая волна, которая должна сложиться с нею в фазу (S2А), придет попозже и под другим углом. Каким образом начнет отражаться это сложенное в фазах – весьма интересно. Но самое интересное это то, что в точке Б произойдет наложение двух, первостепенно важных, волн точно не в фазах, и не в противофазах. И, общем, погасят друг друга. После чего на наличие максимумов на экране можно не рассчитывать. Ну, и поскольку там все синусоидальные волны по сто пять раз как попало складываются, то предсказать толком ничего нельзя.
И наконец, обещанные вариации, которые ставят под сомнение важность когерентных источников (щелей) в опыте Юнга.
Можете себе представить, что свет изобразит интерференционную картинку не как на схеме из учебника (рис. А.), а так, как на рисунке Б?
Так сказать, наплевав на дифракцию (которой, кстати, у света нет), и так рекламируемую когерентность источников? Легко. Достаточно перегородку со щелями расположить не параллельно экрану:
В общем, свет летит туда, куда его послал источник. А всякие воображаемые источники – они и есть воображаемые.
И вторая вариация. Изначально классическая интерференция
Волновой фронт в наличии, правда, интенсивность как-то больше, чем после сложения амплитуд на интерференционной картинке. Перегородка между щелями, в данном случае 2 мм. Ну, хотелось, чтобы тень от перегородки проявлялась явственнее, поэтому сделали перегородку чуть побольше.
И, в отличие от статического наблюдения, мы немного, совсем чуть-чуть, подвигаем источник туда- сюда параллельно перегородке со щелями:
И с чего это у нас, вдруг, «когерентные источники» (щели) стали не очень когерентно дергаться? А ведь даже «волновой фронт» со щелей «не съезжал». Загадка….
Кстати, тенденция к противоположному движению, когда источник вправо – картинка влево, и наоборот, очередной раз намекает на камеру обскура.
Таким образом, образование интерференционноподобной картинки светом, зависит не от его волновых свойств, а от характера источника.
1. Для образования картинки источник должен быть достаточно протяженным (большим по размеру, чем перегородка между щелями). При точечном источнике получаются просто два пятна (рис.А.).
2. Источник должен быть достаточно приближенным к преграде со щелями, поскольку задействован механизм камеры обскуры, а на дальних расстояниях (рис. Б.) фотоны с косыми траекториями успевают разлетаться еще до щелей.
Учитывая то, что начальная интенсивность намного больше той, которая наблюдается в максимумах, ни о каких усилениях света при наложении его амплитуд говорить не приходится. Да, и в других случаях, о сложении амплитуд говорить не приходится.
То есть, образование, в некоторых случаях, у света интерференционноподобной картинки является для света, в общем и целом – нетипичным, и не может говорить о его волновой природе.
