Измеримы ли электромагнитные «плоские» волны или это просто виртуальное понятие?

Под «плоской волной» обычно понимают бесконечный и идеально плоский волновой фронт, который, конечно, не может существовать в реальности. Однако в плоской волне конечной протяженности нет ничего невозможного. Такая волна, конечно, будет испытывать дифракцию на своих краях, но все же может распространяться на большие расстояния, прежде чем потеряет свою плоскую природу.

Проблема с вашим вопросом о передаче информации быстрее, чем скорость света, заключается в том, что если бы X была единственной точкой, излучающей волну, то это была бы сферическая волна, а не плоская волна. Плоскую волну можно рассматривать как состоящую из суперпозиции сферических волн, испускаемых в фазе из каждой точки бесконечной плоскости. Таким образом, в вашем примере информация поступала бы в Z не из X, а из какой-то другой точки-источника в каузальном прошлом Z. На вашей диаграмме эта точка могла бы находиться на той же высоте, что и X, но прямо над Z.

Рассмотрение волнового фронта (плоского или другого) как суперпозиции сферических волн является центральной особенностью принципа Гюйгенса-Френеля , который был бы хорошим чтением по этой теме.

Плоская волна$e^{-i(kx~-~\omega t)}$это случай, когда преобразование Фурье волны является дельта-функцией импульса. Тогда физическая реальность плоской волны несколько больше соответствует математической «фикции». Обычно вместе с волной имеется некоторая оболочка, например пакет Гаусса, который затухает волну до «бесконечности». Однако плоская волна полезна для волн с хорошо известным импульсом, небольшим разбросом или неопределенностью в$\Delta k$или$\Delta p$. Далее, можно представить плоскую волну как бесконечную сумму функций Бесселя. Волна при взаимодействии с отверстием в экране выделяет некоторые из этих составляющих по правилу Кирхгофа, и волна на другой стороне экрана представляет собой сферический волновой фронт.

Спрашивающий рассматривает точечные источники. Если вы рассмотрите плоский источник, вы обнаружите, что, по крайней мере вблизи источника, он производит плоские волны. Конечно, это всего лишь приближение, но, поскольку точность любого эксперимента ограничена, все в физике является приближением.

Как только ваш источник X, нет распространения волны от Y до Z, как бы ни выглядел фронт волны (сферический, плоский и т. д.).

О «виртуальности»:

Волна реальна , если она достаточной интенсивности, т. е. состоит из многих-многих фотонов. Тогда ваш детектор в Y будет работать так же хорошо, как ваш детектор в Z.

Для волны малой интенсивности это не так, и волна описывает амплитуду вероятности . Если у вас есть только один фотон, то только один детектор зарегистрирует его.