В школе я узнаю об эксперименте с двойной щелью и его влиянии на квантовую механику. Мне было интересно, возможен ли эксперимент с двумя щелями с множеством разных щелей и экранов. Например, если бы было 5 наборов щелей, свет проходил бы через первый набор щелей и попадал во второй набор щелей, которые были бы расположены под углом 45° (или под некоторым произвольным углом) к первому. Если этот процесс повторить в общей сложности 5 раз, будет ли наблюдаться некоторый эффект интерференции на конечном экране.
Двойная щель это обычно в первом приближении (с которым вы имеете дело в школе, наверное) просто пара точечных источников находящихся на расстоянии отдельно. Конечно, технически каждая щель имеет ширину , но если вы не смотрите на двухщелевую дифракцию , а не на более простую интерференция с двумя щелями , размер отдельных щелей вас не волнует.
Теперь принцип Гюйгенса-Френеля гласит, что в эксперименте с двумя щелями обе щели действуют как точечные источники, излучающие сферические волны, которые будут интерферировать повсюду на другой стороне щелевого экрана. Экран обнаружения предназначен только для простого геометрического расчета шаблона вдоль этого конкретного экрана.
Если вы поместите второй щелевой экран позади первого, возможно, под углом, то какая бы интерференционная картина ни возникла вдоль этой второй щелевой сетки, щели все равно будут точечными, а вторичная (и все последующие после нее) ) интерференционная картина будет более или менее такой же, как и первая, за исключением потерь интенсивности.
Так что в первом приближении, используемом в школе и на вводных занятиях по оптике, интерференционная картина ничем не будет отличаться.
Теперь, конечно, если вы расширите свои расчеты, чтобы учесть дифракцию каждой из щелей, составляющих двойную щель, их ширина вступает в игру, и поскольку принцип Гюйгенса-Френеля по-прежнему гласит, что каждая точка в щели излучает сферическую волну, вам придется учитывать изменения интенсивности, которые первый экран вызовет на последующих.
Интерференция и дифракция — более или менее одно и то же в том смысле, что оба они хорошо объясняются принципом Гюйгенса-Френеля. Обычно в школе имеют дело только с двухщелевой интерференцией, но вы, конечно, можете спросить, что происходит с однощелевыми свойствами каждой из щелей и как они влияют на общую картину интерференции. Это называется дифракцией на двух щелях, см., например, эти замечательные заметки Массачусетского технологического института .
Наиболее распространенный способ найти решение для такого рода задач — использовать волновую функцию.
Это работает следующим образом: до того, как за частицей наблюдают (в данном случае наблюдением является попадание частицы на экран), ее движение описывается волной.
Волна имеет «волнообразную» динамику, описываемую уравнением Шредингера, которое в принципе может быть полностью решено в любой ситуации. Волна проходит через любой эксперимент, который вам нравится, может быть, через множество щелей, как вы сказали, а затем, когда мы хотим «наблюдать» за частицей, мы заставляем волну ударяться об экран.
Наконец, амплитуда волны на экране даст нам вероятность попадания частицы в каждую часть экрана.
Проблема здесь в том, чтобы определить, как волновая функция проходит через ваш эксперимент. Но интерференционная картина все же каким-то образом произойдет.
Может быть, если у вас есть сложный набор щелей, с углами между ними и так далее... окончательный рисунок не будет простым или "красивым" для просмотра... как можно было бы ожидать от эксперимента, проведенного с водными волнами, для пример, где они проходят через множество наборов щелей.
лямбда