Почему цилиндрические волны создают интерференционную картину (а сферические — нет)?

Я прочитал это:

https://phys.org/news/2011-01-what-way-detector-mystery-double-slit.html

В нем говорится, что упругое рассеяние создает цилиндрические волны, а это создает интерференционную картину, а конструктивная интерференция создает яркие участки, видимые на экране.

Там сказано, что неупругое рассеяние создает сферические волны, а это не создает интерференции, по крайней мере, конструктивной интерференции, которая была бы видна в виде яркого рисунка на экране.

Я не нашел ничего о том, почему пространственная форма волны мешала бы ей создавать интерференцию.

В этом эксперименте с двумя щелями цилиндрические волны (упругое рассеяние в воздухе), те самые, которые проходят через щель без какого-либо фильтра, создадут видимую яркую интерференционную картину.

В этом эксперименте фотоны или электроны испускаются по одному, но они создают интерференцию, потому что они движутся как волны, а парциальные волны, проходящие через щели, интерферируют друг с другом.

Но какая разница, какую пространственную форму имеют волны, разве волны обоих типов не должны проходить через щели и интерферировать, создавая интерференционную картину? Мы говорим об одиночных электронах или фотонах, вылетающих за раз. Даже одна частица должна создавать интерференционную картину, и не должно иметь значения, какую пространственную форму имеют парциальные волны.

Вопрос:

  1. Есть ли объяснение, почему цилиндрические волны создают интерференционную картину, а сферические – нет?

  2. Почему пространственная форма волны имеет значение при интерференции?

Ответы (4)

Очень легко показать, что сферические волны интерферируют . Вы можете провести эксперимент дома самостоятельно, используя лазерную указку и два близко расположенных очень маленьких отверстия в алюминиевой фольге в темной комнате. Цилиндрические волны тоже мешают. Сферическая волна также будет интерферировать с цилиндрической волной. Все, что имеет значение, это то, что две волны должны быть взаимно когерентны: они должны иметь одинаковую длину волны и фиксированное соотношение фаз, чтобы сформировать стационарную интерференционную картину.

Паттерн «интерференции» подразумевает компенсацию, которая создает темные области в паттерне. Показано, что это не так, каждый фотон или электрон, проходящий через щель, вносит свой вклад в яркие пятна на картине. Также эксперимент отмечает, что электроны запускаются поодиночке, поэтому 2 волны не требуются.
Проведите эксперимент, и вы обнаружите, что сферические волны интерферируют. Два взаимно когерентных точечных источника (или два точечных отверстия, освещаемых одним монохроматическим источником) создают пару сферических волн, а ниже по течению они создают интерференционную картину. Очень распространенным примером является картина, которая возникает, когда рассеянный лазерный луч проходит через линзу без покрытия и многократно отражается от различных поверхностей линзы. Каждое отражение производит то, что составляет другую сферическую волну. Ниже по течению вы видите картину «бычий глаз»: интерференция между различными сферическими волнами.
Другим распространенным примером является расходящийся (сферический) волновой фронт, проходящий через плоскую стеклянную пластину и многократно отражающийся от двух поверхностей. Каждый из многократно отраженных лучей представляет собой сферическую волну со смещенным центром расходимости. Ниже по течению вы видите бычий глаз.

Оказывается, сферическая волна не является причиной потери интерференции. Вместо этого неупругое рассеяние разрушает интерференцию и создает сферическую волну.

Вызов г размер вдоль щели: и событие упругого рассеяния означает, что мы не знаем, где произошло взаимодействие. На самом деле, амплитуда может возникнуть в любой момент времени. г , поэтому вы когерентно добавляете эти амплитуды. Это означает, что вторичная волна излучается из всей щели, а прошедшая волна имеет цилиндрическую форму (преобразование Фурье [FT] щели). Поскольку они остаются когерентными, возникает интерференционная картина. (Я подозреваю, что существует фазовый сдвиг, который сдвигает пик влево/вправо, как это происходит, когда вы кладете кусок стекла перед одной щелью при использовании лазерного излучения. Распространение света через материал с показателем преломления больше единицы. похоже на упругое рассеяние вперед).

На неупругое рассеяние: здесь событие происходит на одном атоме. Это локализует распространение на фиксированных г "=" г а т о м . Следовательно, форма вторичной волны - это FT точки, которая представляет собой сферическую волну. При взаимодействии нарушается когерентность: интерференционная картина отсутствует.

Что вы имеете в виду под ФТ?

Вы неверно интерпретируете высказывание вне контекста.

В контексте:

Как объяснили физики, электрон, испытывающий неупругое рассеяние, локализуется в закрытой щели и действует как сферическая волна после прохождения через щель. Напротив, электрон, проходящий через нефильтрованную щель, с большей вероятностью подвергнется упругому рассеянию и будет действовать как цилиндрическая волна после прохождения через эту щель. Сферическая волна и цилиндрическая волна не имеют фазовой корреляции, поэтому, даже если электрон прошел через обе щели, две выходящие разные волны не могут создать интерференционную картину на стене позади них.

Чтобы получить представление о согласованности, взгляните на эту ссылку . Это говорит о свете, но математика та же самая для когерентных электронных лучей.

Очевидно, что точечные источники после неупругого рассеяния для каждого электрона некогерентны между двумя разными электронами, так как фазовое соотношение теряется при неупругом рассеянии. Электрон, который рассеивается только упруго, сохраняет фазовое соотношение с пучком и другими электронами, прибывающими последовательно, хотя и по одному, за счет построения пучка.

Интерференционные картины появляются только тогда, когда между частицами существует фаза.

(Кстати, для обеих щелей может существовать только распределение вероятностей для электрона.)

Спасибо, я правильно понимаю, что (в случае неупругого рассеяния) на экране будут яркие пятна, но эти яркие пятна будут как бы создавать случайный рисунок. Таким образом, этот случайный шаблон не будет показывать интерференцию, верно?
Они не будут накапливаться в узор, потому что при неупругом рассеянии это как бы разные некогерентные точечные источники.

Для экспериментов с двумя щелями термин интерференция используется в классическом/историческом объяснении наблюдений. В современном понимании, будь то фотон или электрон, у каждого есть волновая функция, описывающая его распространение. Как единичное событие волна/частица движется к щелям и выбирает одно на основе вероятности, вероятность основана на изменчивом ЭМ поле волны/частицы, действующей с переменным ЭМ полем щели (множество электронов, движущихся в щели). материал щели), варьирование вызывает случайность выбора щели. Функция распространения волны также вызывает видимую картину полос, это решение волновых уравнений с электромагнитными свойствами и размерами щели.

Я бы сказал, что выбор терминологии цилиндрической или сферической волны просто означает частицу, которая нормально взаимодействовала с длинной прямоугольной щелью (цилиндрической), а не с переизлученной сферической.

Термин «интерференция» не может объяснить, что происходит в эксперименте с двумя щелями, и вызывает много споров, он устарел.

Почему цилиндрические волны создают интерференционную картину (а сферические — нет)?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v