Почему в эксперименте с двумя щелями всегда есть яркая полоса под нулевым углом?

Question

Почему в эксперименте с двумя щелями всегда есть яркая полоса под нулевым углом?

оптика
Физика
вмешательство
электромагнетизм
двухщелевой эксперимент
электромагнитное излучение

Виннимедведь

Объяснение, которое я прочитал, заключается в том, что, поскольку в $\theta = 0$ волны проходят одинаковое расстояние от обеих щелей до A и, следовательно, не имеют разности фаз. Они складываются конструктивно, поэтому там должна быть яркая кайма.

Но мне интересно, достигают ли волны точки А, когда их амплитуда равна нулю (фаза = $n*180^o$ для синусоидальной волны), не будет ли результирующая амплитуда также равной нулю, и, таким образом, максимум не появится в $\theta = 0$ ?

А для более аналитического описания интенсивность дифракции от двух щелей равна

я (θ) "=" я_{0} {с я н с}^{2} (\frac{л π}{λ} грех θ) {потому что}^{2} (\frac{π а}{λ} грех θ)

$I(\theta) = I_0 \mathrm{sinc}^2\left(\frac{L\pi}{\lambda}\sin\theta\right)\cos^2\left(\frac{\pi a}{\lambda}\sin\theta\right)$ где

L

$L$ это ширина щели.

Если $I(0) = 0$ , разве на экране не будет рисунка повсюду?

Иван Веленик

Почему бы

I (0) = 0

$I(0)=0$ ? Оба

sinc

$\operatorname{sinc}$ и

\cos

$\cos$ равны

1

$1$ в

0

$0$ ...

Виннимедведь

Потому что

I_{0} = 0

$I_0 = 0$

Иван Веленик

Но

I_{0}

$I_0$ является константой.

Виннимедведь

I_{0}

$I_0$ это интенсивность, когда

θ = 0

$\theta = 0$ , мой вопрос в том, может ли интенсивность быть нулевой, когда

θ = 0

$\theta = 0$ , не будет ли везде шаблона?

Винсент Такер

@Winniebear Я не совсем понимаю твой вопрос. Почему вы хотите установить

I_{0} = 0

$I_0 =0$ ? Если вы установите

I_{0} = 0

$I_0 =0$ , вы в основном выключаете все огни.

Биофизик

ОП, если

I_{0} = 0

$I_0=0$ у вас вообще нет света, проходящего через щели. Уточните, пожалуйста, почему вы думаете, что полное отсутствие света — это то же самое, что и типичная система с двумя щелями.

илккачу

@Winniebear, не уверен, что ты это имеешь в виду, но да, ты можешь установить

I_{0}

$I_0$ к

0

$0$ , сделать интенсивность везде нулевой, и тогда не будет яркого пятна посередине. Но это также не очень интересный случай и не совсем репрезентативный эксперимент с двумя щелями. Таким образом, «всегда» не является абсолютным, но должно рассматриваться в контексте. («Яркость» также не является абсолютной, так как вы можете залить экран другим светом, затмевая дифракционную картину.)

Ответы (2)

Почему в эксперименте с двумя щелями всегда есть яркая полоса под нулевым углом?

Почему бы $I(0)=0$ ? Оба $\operatorname{sinc}$ и $\cos$ равны $1$ в $0$ ...
$I_0$ это интенсивность, когда $\theta = 0$ , мой вопрос в том, может ли интенсивность быть нулевой, когда $\theta = 0$ , не будет ли везде шаблона?
@Winniebear Я не совсем понимаю твой вопрос. Почему вы хотите установить $I_0 =0$ ? Если вы установите $I_0 =0$ , вы в основном выключаете все огни.
ОП, если $I_0=0$ у вас вообще нет света, проходящего через щели. Уточните, пожалуйста, почему вы думаете, что полное отсутствие света — это то же самое, что и типичная система с двумя щелями.
@Winniebear, не уверен, что ты это имеешь в виду, но да, ты можешь установить $I_0$ к $0$ , сделать интенсивность везде нулевой, и тогда не будет яркого пятна посередине. Но это также не очень интересный случай и не совсем репрезентативный эксперимент с двумя щелями. Таким образом, «всегда» не является абсолютным, но должно рассматриваться в контексте. («Яркость» также не является абсолютной, так как вы можете залить экран другим светом, затмевая дифракционную картину.)

Филип Вуд · Answer 1

(а) «потому что при 𝜃 = 0 волны проходят одинаковое расстояние от обеих щелей до A и, следовательно, не имеют разности фаз». Вы предполагаете, что сами источники находятся в фазе. Это хорошо, но это нужно сказать.

(b) Если волны достигают точки P с нулевой амплитудой, волн нет ! Амплитуда является максимальным значением смещения, поэтому, если амплитуда равна нулю, смещения никогда не бывает. Но если в определенный момент времени волны имеют нулевое смещение в точке P, это не значит, что смещения никогда не бывает . Подумайте об одной распространяющейся волне. В любой точке его пути два раза за цикл будет нулевое смещение, но это не значит, что через точку не проходит волна!

Винсент Такер · Answer 2

Амплитуда, по определению, является максимальным смещением. Вы правы, что если он равен нулю, то не будет ни волн, ни паттерна вообще.

Мгновенное перемещение (вектор электрического поля) изменяется как в зависимости от положения, так и во времени в соответствии с ( $kx-\omega t$ ). В фиксированной точке он все еще колеблется с высокой частотой (порядка $10^{15} \;\text{Hz}$ для видимого света). Интенсивность в точке на экране пропорциональна среднему квадрату полного смещения

⟨ {(Е_{0} грех ю т + Е_{0} грех (ю т + ф))}^{2} ⟩

$\langle\left(E_0\sin\omega t +E_0\sin(\omega t +\phi)\right)^2\rangle$ где

ϕ

$\phi$ представляет собой разницу в пути. В точке А волны конструктивно интерферируют (

ϕ = 0

$\phi=0$ ). Таким образом, единственный способ добиться того, чтобы интенсивность была равна нулю, это если амплитуда

E_{0} = 0

$E_0=0$ .

Почему в эксперименте с двумя щелями всегда есть яркая полоса под нулевым углом?

Виннимедведь

Иван Веленик

Виннимедведь

Иван Веленик

Виннимедведь

Винсент Такер

Биофизик

илккачу

Ответы (2)

Филип Вуд

Винсент Такер

Эксперимент Юнга с ДС и большинство источников света

Может ли измениться характер ЭМ волны после взаимодействия с каким-либо аппаратом?

Может ли пространственно когерентный источник света быть монохроматическим, но не когерентным во времени?

Преломление затухающей волны

Каковы хорошие непараксиальные решения уравнения Гельмгольца, подобные гауссову пучку?

Как можно определить длину волны для лазера, в котором расстояние, проходимое фотоном за длительность импульса, меньше длины волны?

Наклонный экран в эксперименте Янга с двумя щелями

Интерферируют ли перпендикулярно поляризованные волны?

Связь между электромагнитной волной и квантовой волновой функцией

Почему свет в помещении не образует конструктивных и деструктивных интерференционных картин?