Отражение при интерференции

[Humanoid]

Дано - два лазерных луча одинаковой поляризации и частоты с разницей фаз в полдлины волны сходятся под малым углом в точку на отражающей поверхности, образуя на ней локальный интерференционный минимум. Дальнейшее с волновой и квантовой точек зрения расходится, как мне кажется, до наоборот.
С волновой точки зрения выходит, что лучи пройдут сквозь поверхность и уже после расхождения будут взаимодействовать со средой. Фактически отражение превратится в прозрачность (бред какой-то) С квантовой вроде всё обычно, фотоны отражаются независимо, но тогда неясна суть самого интерференционного минимума.

В общем - что там будет происходить? Например - каково давление света в данном случае? И почему...

[yocule]

Humanoid в сообщении #1039693 писал(а):

В общем - что там будет происходить?

Все просто: минимумы на то и минимумы, что частицы туда не попадают.

[Pavia]

Humanoid Не нравится мне ваш стиль изложения. Такое впечатление что вы путаете термины.
Лучи они только в геометрической оптике.
Квантовая природа это тежи самые волны.
Скорее всего вы имели в виду корпускулярную теорию?
Так она и не работает.

С точки зрения волновой теории любой предмет оказывает влияние на всё решение. Убираем лазер добавляем лазер картина меняется. Убираем зеркало добавляем зеркало картина тоже меняется. Два лазера и зеркало картина будет третей. Эффект наблюдателя.

Что касается вашего вопроса с прозрачностью. Да будет прозрачным эффект называется дифракцией.

Как вести расчёты? Считать как общая волна или как две отдельные. В данном случае как две отдельные нельзя. Они имеют зависимость.

Что касается давления света. То в точки минимума оно будет минимально.

[Humanoid]

Pavia в сообщении #1039733 писал(а):

Humanoid Не нравится мне ваш стиль изложения. Такое впечатление что вы путаете термины.
Лучи они только в геометрической оптике.
Квантовая природа это тежи самые волны.
Скорее всего вы имели в виду корпускулярную теорию?
Так она и не работает.

С точки зрения волновой теории любой предмет оказывает влияние на всё решение. Убираем лазер добавляем лазер картина меняется. Убираем зеркало добавляем зеркало картина тоже меняется. Два лазера и зеркало картина будет третей. Эффект наблюдателя.

Что касается вашего вопроса с прозрачностью. Да будет прозрачным эффект называется дифракцией.

Как вести расчёты? Считать как общая волна или как две отдельные. В данном случае как две отдельные нельзя. Они имеют зависимость.

Что касается давления света. То в точки минимума оно будет минимально.

Попробую по пунктам.

Под лучом понимается луч в бытовом понимании этого слова. Да, в волновой теории он сам результат интерференции, но меня интересовал конкретный результат воздействия лазера.
Про корпускулы разговора нет. :)

Мой вопрос выглядит так - в зоне локального минимума все поля на минимуме. Следовательно, взаимодействие с зарядами минимально. То есть, все процессы (отражения, поглощения, рассеяния и той же дифракции) забирают малую долю полной энергии лучей. Остальное должно проходить вглубь отражающей стенки, пока лучи не разойдутся. И если лист отражающего материала (металла, например) не слишком толстый - лучи пройдут насквозь. Не имея частоты проникающей радиации, без изменения свойств материала. Вот это мне и не нравится. Где-то ошибка в рассуждениях.

Наверное, лучи всё же должны отражаться (как? хочу знать процесс) Но тогда главное то, что локальный минимум в плоскости отражения занимает всё пятно от лучей.
И если лучи отражаются - то давление света обязано быть полноценным (закон сохранения импульса), а раз есть давление - есть и полноценное взаимодействие. То есть, по сути - нет никакого локального минимума. Я запутался...

Хотя... Может интерференция двух волновых лучей даёт более сложную картину, чем сплошной минимум в точке сведения под малым углом?

[Walker_XXI]

Humanoid в сообщении #1039752 писал(а):

И если лист отражающего материала (металла, например) не слишком толстый - лучи пройдут насквозь. Не имея частоты проникающей радиации, без изменения свойств материала. Вот это мне и не нравится. Где-то ошибка в рассуждениях.

Всё нормально. Лучи пройдут насквозь (при условии, что весь отражающий образец попал в интерференционный минимум, иначе надо будет учитывать граничные условия, взаимодействие поля с образцом и т.п. за пределами минимума).

-- 23.07.2015, 13:21 --

Humanoid в сообщении #1039752 писал(а):

Хотя... Может интерференция двух волновых лучей даёт более сложную картину, чем сплошной минимум в точке сведения под малым углом?

Если волна не идеально плоская, то, естественно, будет более сложная картина.

[Munin]

Humanoid в сообщении #1039693 писал(а):

С волновой точки зрения выходит, что лучи пройдут сквозь поверхность и уже после расхождения будут взаимодействовать со средой.

Для этого нужно, чтобы они могли пройти с боков.

Humanoid в сообщении #1039693 писал(а):

С квантовой вроде всё обычно, фотоны отражаются независимо

Но потом-то всё равно складываются.

Короче, всё там совпадает. Картина фотонов - это та же картина волновой оптики, только ещё сложнее. Противоречить ей она не может в принципе.

[Humanoid]

Munin в сообщении #1039771 писал(а):

Humanoid в сообщении #1039693 писал(а):

С волновой точки зрения выходит, что лучи пройдут сквозь поверхность и уже после расхождения будут взаимодействовать со средой.

Для этого нужно, чтобы они могли пройти с боков.

А с боков для двух таких лучей возникнет кольцо интерференционного максимума, или тут в плоскости отражения везде минимум?

[Pavia]

Humanoid
С волнами картина сложнее чем вы себе представляет.

Однако.

Humanoid в сообщении #1039752 писал(а):

Мой вопрос выглядит так - в зоне локального минимума все поля на минимуме. Следовательно, взаимодействие с зарядами минимально. То есть, все процессы (отражения, поглощения, рассеяния и той же дифракции) забирают малую долю полной энергии лучей. Остальное должно проходить вглубь отражающей стенки, пока лучи не разойдутся. И если лист отражающего материала (металла, например) не слишком толстый - лучи пройдут насквозь. Не имея частоты проникающей радиации, без изменения свойств материала. Вот это мне и не нравится. Где-то ошибка в рассуждениях.

В ваших суждениях ошибок нет.

Смотри как исчезает и появляется препятствия (Буква F по серёдке). В этом учебном фильме:
http://www.youtube.com/watch?v=7D9OnwZGqP4
В вашей задачи почти тоже самое. Только лучей два, а не бессчётное множество.

Munin в сообщении #1039771 писал(а):

Для этого нужно, чтобы они могли пройти с боков.

В данной задаче нет. Тут ближайший аналог туннельный эффект. Когда фотон преодолевает барьер.

Если барьер нулевой толщины, то пройдет и не заметит. А вот при не нулевой надо разбираться не могу сказать. Из минимума волна выйдет быстро, поэтому должна отразится.

Humanoid в сообщении #1039780 писал(а):

А с боков для двух таких лучей возникнет кольцо интерференционного максимума, или тут в плоскости отражения везде минимум?

Метал компенсирует внешние поля с точностью до нуля. Притом мгновенно.

[Munin]

Humanoid в сообщении #1039780 писал(а):

А с боков для двух таких лучей возникнет кольцо интерференционного максимума, или тут в плоскости отражения везде минимум?

Конечно, возникнет.
Вам надо сначала хорошенько волновую оптику саму по себе освоить, а потом уже пытаться язвительные вопросы задавать.

Pavia в сообщении #1039804 писал(а):

В данной задаче нет. Тут ближайший аналог туннельный эффект. Когда фотон преодолевает барьер.

Вы что-то перепутали. Туннельный эффект с минимумом интерференции никак не связан. Он связан с невозможностью распространения волны, или что то же самое, с мнимым волновым числом.

А, ТС два разных вопроса задаёт, отсюда путаница...

[Humanoid]

Munin в сообщении #1039814 писал(а):

Humanoid в сообщении #1039780 писал(а):

А с боков для двух таких лучей возникнет кольцо интерференционного максимума, или тут в плоскости отражения везде минимум?

Конечно, возникнет.
Вам надо сначала хорошенько волновую оптику саму по себе освоить, а потом уже пытаться язвительные вопросы задавать.

Это был просто вопрос. Мнительность у вас...

-- менее минуты назад --

Pavia в сообщении #1039804 писал(а):

Humanoid
Из минимума волна выйдет быстро, поэтому должна отразится.
Метал компенсирует внешние поля с точностью до нуля. Притом мгновенно.

Длина минимума зависит от угла сведения лучей. Она может быть вполне макроскопической.
Мгновенно - не бывает. Нулевой глубины проникновения излучения в металл - тоже.
А чтобы была компенсация - нужно взаимодействие. В зоне минимума по волновой теории его почти нет.

-- менее минуты назад --

По сути, если при сведении лучей по их периметру возникает зона максимума (лучи в трубку превращаются), то всё ясно: если объект влезает в минимум - он будет проигнорирован полем, если он больше и отразит максимум - в результирующей картине оба луча будут успешно отражены.

Мне осталось понять, как этот максимум получается... А я пока не понимаю. Если у нас есть две интерференционные картины (два луча) у которых максимум только вдоль луча, а всё остальное пространство по сути минимум, то как можно, сложив два минимума, получить из них максимум?

[Xey]

Длина минимума может быть микроскопической, а может быть в половину ширины луча, при этом во второй половине сечения луча будет максимум.
Свести лучи так , чтобы минимум был во всем сечении , никому не удалось.

[Humanoid]

Xey в сообщении #1039881 писал(а):

Длина минимума может быть микроскопической, а может быть в половину ширины луча, при этом во второй половине сечения луча будет максимум.
Свести лучи так , чтобы минимум был во всем сечении , никому не удалось.

Непонятно. Лучи сводятся под малым углом, то есть они почти совпадают друг с другом, только в противофазе. Можно сказать, что в районе сведения это один луч.

[Xey]

Вы не учитываете неустранимую дифракционную расходимость лучей.
Чем дальше точка пересечения, тем шире лучи.

[Munin]

Humanoid в сообщении #1039822 писал(а):

Это был просто вопрос. Мнительность у вас...

Не первый раз вас вижу.

А вот совет сначала букварь освоить - это всерьёз.

[Cos(x-pi/2)]

Вот простенькое численное моделирование. На плоскости $x,y$ вычисляем просто-напросто разность $d$ двух синусов:

$d(x,y)=a\sin(kx)-b\sin(k_xx+k_yy)$ ,

где волновое число $k=\sqrt{k_x^2+k_y^2}=2\pi/\lambda$ определяется длиной волны $\lambda$ (её выбираем за единицу длины на рисунках). Здесь синус с амплитудой $a$ моделирует луч, идущий вдоль оси $x,$ т.е. горизонтально на наших рисунках; синус с амплитудой $b$ моделирует луч, идущий под углом $\arccos(k_x/k)$ к горизонтали.

Обе амплитуды $a$ и $b$ внутри лучей равны единице, а вне лучей обращаются в ноль. Конечно, на самом деле у лучей не бывает таких резких границ, и важна расходимость луча, но для простоты вычисления примем указанную примитивную модель. Ширина лучей на первых четырёх рисунках выбрана равной десяти длинам волн. Градациями серого цвета изображены значения $|d(x,y)|$ на площади в 40x80 длин волн:

Угол между лучами $30^{\circ}$


Угол между лучами $10^{\circ}$


Угол между лучами $3^{\circ}$


Угол между лучами $1^{\circ}$


К реальной практике ближе ситуация с лучами макроскопических размеров: их ширина может во много раз превышать длину волны. При этом в области перекрытия лучей существует не один минимум амплитуды, а несколько; между ними располагаются максимумы. Тенденция к этому у нас видна в расчёте с большей шириной лучей:

Угол между лучами $1^{\circ},$ ширина лучей увеличена вдвое:


Угол между лучами $1^{\circ},$ ширина лучей больше размера картинки:


Вот ещё аналогичное пояснение, при большем угле между лучами:

угол между лучами $5^{\circ},$ ширина лучей равна десяти длинам волн:


Угол между лучами $5^{\circ},$ ширина лучей больше размера картинки:


Объяснение простое: поскольку лучи хоть чуть-чуть, но всё-таки различаются по направлению, то аргументы обоих синусов по разному зависят от координат точек пространства $x,y.$ Вот поэтому оба синуса и не могут "погасить" друг друга в большой области пространства. От точки к точке у них набегает дополнительная разность фаз, из-за которой разность этих синусов не остаётся равной нулю, а изменяется периодически между значениями $-2$ и $2.$