интерференция

[Forthegreatprogress]

Здравствуйте, уважаемые физики.
Вопрос таков.
У нас есть дифракционная щель , исходящие от тамошних вторичных источников волны будут давать интерференционную картину.
Теперь представим бассейн. В самом его начале, на равном расстоянии друг от друга находятся куча когерентных источников, при этом они полностью заполняют длину бассейна. Поставим правильно линзы. Появится ли в середине бассейна интерференционная картина , если у нас будут подходящие размеры(бассейна, источников, и так далее).
Мои мысли. Я уже где-то на форуме читал , что не будет. Но у меня возникла аналогия с дифракционной щелью. Ведь чем обе ситуации друг от друга отличаются ? По сути наши края бассейна - это края щели , сам бассейн со своими когерентными источниками - это открытая область щели. То есть я считаю , что наблюдаться будет.

[DimaM]

Forthegreatprogress в сообщении #1087983 писал(а):

Но у меня возникла аналогия с дифракционной щелью. Ведь чем обе ситуации друг от друга отличаются ? По сути наши края бассейна - это края щели , сам бассейн со своими когерентными источниками - это открытая область щели. То есть я считаю , что наблюдаться будет.

Если я правильно понял нарисованную вами картину, постановка задачи гораздо ближе не к дифракции на щели, а к распространению волн в волноводе/световоде.

[Munin]

Какая-то интерференционная картина будет, вопрос в том - какая. Края бассейна не похожи на края щели. Надо внятно обрисовать условия, и занудно посчитать.

[Forthegreatprogress]

DimaM в сообщении #1087990 писал(а):

Если я правильно понял нарисованную вами картину, постановка задачи гораздо ближе не к дифракции на щели, а к распространению волн в волноводе/световоде.

дело не в дифракции на щели конкретно , а в дифракции в целом. Я просто пытаюсь представить что это такое , и есть непонятные моменты. Если интерференционная картина все-таки будет, то непонятные моменты будут сняты.

-- 04.01.2016, 18:36 --

Munin в сообщении #1088010 писал(а):

Какая-то интерференционная картина будет

спасибо

[Forthegreatprogress]

уважаемые физики , у меня возникла еще пара вопросов.

Почему при бросании камня в воду , мы видим круги только на поверхности ? Ведь , по сути , возмущение распространяется во все стороны , в том числе и в глубину. То есть находясь под водой , я тоже должен увидеть круги , идущие в глубину , правильно ?
(я думаю, что так оно и есть , просто мы их отчетливо не замечаем. На поверхности при этом они явно видны , и поэтому всех говорят только про поверхность).
Щас сижу в комнате с ночной лампой. Почему свет от лампы является наиболее ярким только напротив нее ? Ведь возмущение распространяется во все стороны , и слева от нее освещенность должна быть ровной такой же , как и напротив.
(я думаю , что лампа как-бы фокусирует свет в определенном направлении. Но что значит ''сфокусировать'' свет я плохо понимаю. Для меня это и не важно. Я хочу понять, как свет распространяется.)
В общем примерный ответ я себе представил , но мне нужно удостовериться.

Далее , два вопроса по поводу дифракции.
Что значит , что колебания сходятся в одной ТОЧКЕ, и складываются . Точка это что ? Один атом ? Система атомов ?
Возник вопрос из следующих соображений. Вот у нас есть дифракция Фраунгофера. У нас в какую-то точку идут ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ лучи,где они и складываются . То есть по сути , они приходят в разные точки(параллельные ведь не пересекаются) , и каким-то образом интерферируют. Я знаю, что ставят линзу , и она их собирает в одной точке. Но ведь наличие линзы совсем не обязательно.
( я думаю так. Колебания распространяются во все стороны. Вследствие этого, реально они конечно придут в разные точки , но по дороге создадут много других очагов колебаний, которые сойдутся в одной).
Второй вопрос по поводу векторной диаграммы для дифракции Фраунгофера. Почему диаметр окружностей из векторов напряженности уменьшается ? В случае дифракции Френеля это было понятно , так как там была волна сферическая, следовательно с радиусом сферы уменьшалась и интенсивность, уменьшалась амплитуда вектора напряженности. В случае же дифракции Фраунгофера, волна у нас плоская , и никакого уменьшения интенсивности не должно быть. Почему же тогда уменьшается диаметр окружностей ?

Уважаемые физики , мне самому не понять суть дела. Нет , конечно, я смогу сам разобраться. Пойти ставить эксперименты. Смотреть что , да как происходит. Делать выводы . Анализировать , и так далее. Просто реально зачем заниматься тем , что итак уже исследовано и разобрано. Зачем тратить время впустую. Поэтому я прошу Вашей помощи , чтобы быстрее разобраться с такими элементарными вещами , и приступить к настоящей работе. Спасибо.

[DimaM]

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

Почему при бросании камня в воду , мы видим круги только на поверхности ? Ведь , по сути , возмущение распространяется во все стороны , в том числе и в глубину. То есть находясь под водой , я тоже должен увидеть круги , идущие в глубину , правильно ?

Тут сразу два момента:
1. возмущение затухает в глубину приблизительно экспоненциально, то бишь, на длине волны уменьшится раз в 400,
2. мы видим контраст показателя преломления, который имеется на границе воды и воздуха. В глубине возмущения не заметить, если не прилагать особых усилий.

[Forthegreatprogress]

DimaM в сообщении #1088453 писал(а):

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

Почему при бросании камня в воду , мы видим круги только на поверхности ? Ведь , по сути , возмущение распространяется во все стороны , в том числе и в глубину. То есть находясь под водой , я тоже должен увидеть круги , идущие в глубину , правильно ?

Тут сразу два момента:
1. возмущение затухает в глубину приблизительно экспоненциально, то бишь, на длине волны уменьшится раз в 400,
2. мы видим контраст показателя преломления, который имеется на границе воды и воздуха. В глубине возмущения не заметить, если не прилагать особых усилий.

хорошо , спасибо. Я Вас понял. А насчет лампы не посмотрите пожалуйста. Там вопрос родственный. При этом затуханием колебаний дело не объяснить , так как воздух везде один и тот же.

[DimaM]

Forthegreatprogress в сообщении #1088455 писал(а):

А насчет лампы не посмотрите пожалуйста. Там вопрос родственный.

Насчет лампы я, честно говоря, не понял вопроса.

[Forthegreatprogress]

DimaM в сообщении #1088496 писал(а):

Forthegreatprogress в сообщении #1088455 писал(а):

А насчет лампы не посмотрите пожалуйста. Там вопрос родственный.

Насчет лампы я, честно говоря, не понял вопроса.

Вот у меня на столе стоит лампа.
Я ее повернул на дальнюю стену. Почему на ней образовалось светлое пятно? Колебания ведь должны распространяться во все стороны , должна произойти равная освещенность во всех сторонах комнаты . Пятно не должно образовываться .

[Pavia]

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

Щас сижу в комнате с ночной лампой. Почему свет от лампы является наиболее ярким только напротив нее ? Ведь возмущение распространяется во все стороны , и слева от нее освещенность должна быть ровной такой же , как и напротив.

Это зависит от устройства лампы. Но как правило в устройстве лампы есть цоколь который отражает и рассеивает свет.
У светильника есть плафон, у светодиода есть линза. Всё это влияет на распространение света.

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

Далее , два вопроса по поводу дифракции.
Что значит , что колебания сходятся в одной ТОЧКЕ, и складываются . Точка это что ? Один атом ? Система атомов ?

Разве колебания умеют ходить? Колебания это периодическое изменение величины около точки. Ходить, а вернее бегать могут только бегущие волны.

Точка это не атом и не система атомов. Точка это то, что в системе координат записывается тройкой чисел (x,y,z).

Правда не понятно? Тогда учите геометрию и математику. Волны трудно объяснить, так как аналогов в реальном мире нет. А те что есть действуют в очень узкой области. А вот математика приносит понимания в происходящие процессы.

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

( я думаю так. Колебания распространяются во все стороны. Вследствие этого, реально они конечно придут в разные точки , но по дороге создадут много других очагов колебаний, которые сойдутся в одной).

Молодец первый шаг верный. Не знаешь с чего начать начни с определений. Интерференция по Ньютону: каждая точка фронта волны порождает вторичные волны. А дифракция есть частный случай интерференции.

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

У нас в какую-то точку идут ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ лучи,где они и складываются . То есть по сути , они приходят в разные точки(параллельные ведь не пересекаются)

А вот тут вы ошибаетесь. Волны приходят в одну точку и там суммируются измерительным прибором(экраном).
На удивление, но Википедия даёт правильное определение
https://ru.wikipedia.org/wiki/Дифракция
Дифракция есть явление которое проявляет себя, как отклонение от законов геометрической оптики.

-- Ср янв 06, 2016 20:51:38 --

Forthegreatprogress в сообщении #1088516 писал(а):

Вот у меня на столе стоит лампа.
Я ее повернул на дальнюю стену. Почему на ней образовалось светлое пятно? Колебания ведь должны распространяться во все стороны , должна произойти равная освещенность во всех сторонах комнаты . Пятно не должно образовываться .

А вот это интересно. С точки зрения математики это объясняется легко волны описываются диф. уравнениями 2-го порядка. А вот с точки зрения аналогии трудновато. В этих уравнениях есть ускорение. А ускорение тесно связано с инертностью, стремление тела двигаться в одном направлении без изменения. С точки зрения света, тут нет тела, а есть заряд переносимой волной. Вот он стремиться двигаться в одном направление, а не разбегаться в разные.

[Forthegreatprogress]

Pavia в сообщении #1088519 писал(а):

А ускорение тесно связано с инертностью, стремление тела двигаться в одном направлении без изменения. С точки зрения света, тут нет тела, а есть заряд переносимой волной.

почему этот заряд преимущественно двинется вперед ? почему пятно не образуется, допустим, справа от лампы ? Ведь изначально от источника возмущение двинется во все стороны одинаково. Почему переднее направление вдруг окажется преимущественным.
Ваше объяснение, как по мне, работает уже после начала движения возмущения. А почему с самого начала это произошло , никак не объясняет .

[Pavia]

Forthegreatprogress в сообщении #1088534 писал(а):

Ведь изначально от источника возмущение двинется во все стороны одинаково. Почему переднее направление вдруг окажется преимущественным.

Да во все стороны. Плафон и цоколь лампы выступает в роли зеркала они отражает волну которая идет назад. И та складывается с той которая идет вперёд. Получается суммарная волна.

Forthegreatprogress в сообщении #1088534 писал(а):

почему этот заряд преимущественно двинется вперед ? почему пятно не образуется, допустим, справа от лампы ?

Природа такая, что волна стремиться сохранить свое направление. Пространство однородное поэтому волны выходящая из лампы двигаются в одном направлении. Возьмите не однородное пространство к примеру волновод и волна будет двигаться по кривой.
Если присмотритесь к кругу тени от лампы, то увидите что край не имеет чёткой границы. Это дифракция. Разные гармоники бегут по разному. Что говорит, что переднее направление преимущественное, но не единственное.
Ещё лучше это наблюдать на узком луче. Если взять расстояние побольше, то будет видно как луч света расползается в стороны.

[Munin]

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

Почему при бросании камня в воду , мы видим круги только на поверхности ? Ведь , по сути , возмущение распространяется во все стороны , в том числе и в глубину. То есть находясь под водой , я тоже должен увидеть круги , идущие в глубину , правильно ?

Есть два вида волн: поверхностные, и звуковые. Под водой распространяются звуковые, но их скорость на порядки больше: километры в секунду.

Поверхностные волны - распространяются в глубину, но очень недалеко, по затухающей.

Увидеть это можно, если, например, сделать в воде взвесь частиц, "струи дыма", или какие-нибудь ленты. Кроме того, есть и приборные способы визуализации, например, просвечивание разным рентгеном, ультразвуком, поляризованным светом.

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

Но что значит ''сфокусировать'' свет я плохо понимаю. Для меня это и не важно. Я хочу понять, как свет распространяется.

Это две разных стороны одного вопроса.

Очень рекомендую популярную книжку
Франсон. Голография.

После неё можно читать Фейнмана.

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

Что значит , что колебания сходятся в одной ТОЧКЕ, и складываются . Точка это что ? Один атом ? Система атомов ?

Точка - это пространственная точка. Там не должно быть никаких атомов. (Атом - это материальная точка. Иногда эти слова не различают, но лучше всё-таки так не делать.) Дело в том, что электромагнитные колебания распространяются в пустом пространстве (в электромагнитном поле), и атомы для них не нужны. Но для звука и для колебаний воды - да, подразумеваются атомы, причём достаточно большой кусок воды, чтобы в нём атомы можно было усреднённо считать "движущимися вместе и одинаково".

Forthegreatprogress в сообщении #1088405 писал(а):

Второй вопрос по поводу векторной диаграммы для дифракции Фраунгофера. Почему диаметр окружностей из векторов напряженности уменьшается ? В случае дифракции Френеля это было понятно , так как там была волна сферическая, следовательно с радиусом сферы уменьшалась и интенсивность, уменьшалась амплитуда вектора напряженности. В случае же дифракции Фраунгофера, волна у нас плоская , и никакого уменьшения интенсивности не должно быть. Почему же тогда уменьшается диаметр окружностей ?

Волна в целом - плоская. Но волны от каждого вторичного источника - по-прежнему сферические. (Обычно на учебных рисунках рисуют плоское сечение, и тут надо представлять себе одномерные вторичные источники и цилиндрические волны от них. А в трёхмерном случае, у вас и векторная диаграмма будет посложнее.) И конечно, они ослабляются с расстоянием.

Forthegreatprogress в сообщении #1088516 писал(а):

Я ее повернул на дальнюю стену. Почему на ней образовалось светлое пятно? Колебания ведь должны распространяться во все стороны , должна произойти равная освещенность во всех сторонах комнаты . Пятно не должно образовываться .

Это называется лучом или пучком света. Если взять какое-то поперечное сечение, то в нём - в одном месте будет много колебаний практически в виде плоской волны, а в других местах - колебаний не будет. И такая картина - продолжается дальше, довольно далеко. Интерференция вторичных источников от этой плоской волны - гасящая за пределами этой плоской волны. Наблюдается только небольшое дифракционное размывание краёв. (Для лампы, оно даже не заметно на фоне всякой полутени.) Размытие такого луча будет только на расстояниях порядка $w/\lambda,$ где $w$ - ширина пучка. Математической абстракцией такого пучка является, например, гауссов пучок.

-- 06.01.2016 21:31:42 --

Pavia в сообщении #1088519 писал(а):

Волны трудно объяснить, так как аналогов в реальном мире нет.

:-)

Действительно, волны в быту встречаются реже, чем частицы. Но всё-таки в реальном мире волны есть, и повсеместно.

Pavia в сообщении #1088519 писал(а):

Интерференция по Ньютону: каждая точка фронта волны порождает вторичные волны.

Вообще-то, это называется принципом Гюйгенса, или с некоторым уточнением, - принципом Гюйгенса-Френеля.
При всём уважении к Ньютону, он вообще развивал не волновую, а корпускулярную теорию света.

Pavia в сообщении #1088519 писал(а):

С точки зрения света, тут нет тела, а есть заряд переносимой волной.

Какой ужас! Что за заряд?

Pavia в сообщении #1088553 писал(а):

Природа такая, что волна стремиться сохранить свое направление.

Этим вы ничего не объясняете. И вообще, ровно наоборот, по Гюйгенсу, вторичные источники излучают во всех направлениях.

В общем, конечно, говорят, что "лучший способ что-то понять - это попытаться объяснить".
Но вы уж подумайте о том, хорошо ли вы сами понимаете то, что пытаетесь рассказывать.
Иногда лучше никаких объяснений, чем сумбурные и неуклюжие.

-- 06.01.2016 21:34:53 --

Pavia в сообщении #1088553 писал(а):

Если присмотритесь к кругу тени от лампы, то увидите что край не имеет чёткой границы. Это дифракция.

Ни черта подобного. Это полутень.

[Theoristos]

Forthegreatprogress в сообщении #1088516 писал(а):

Вот у меня на столе стоит лампа.
Я ее повернул на дальнюю стену. Почему на ней образовалось светлое пятно? Колебания ведь должны распространяться во все стороны , должна произойти равная освещенность во всех сторонах комнаты . Пятно не должно образовываться .

Очень грубо - да, колебания идут "во все стороны". Но, при ломанной траектории, небольшое смещение по источнику даёт сильно изменение фазы, в результате чего волны идущие разными путями из-за той самой интерференции взаимно нейтрализуются. Малое же отклоненние от "прямого" направления даёт сдвиг фазы следующего порядка малости, в результате чего волны складываются примерно в одной фазе от заметной части источника, что и даёт пик интерференционной картины - видимое пятно.

Волны в бассейне вполне интерферируют, это легко заметить. Собственно, так этот эффект зачастую и демонстрируют. Вобщем-то даже известная шутка "почему кирпич квадратный, а круги круглые" - имеет отношение к такой интерференции. В некоторых случаях могут запутать побочные эффекты типа хорошего отражения от бортиков/стоячих волн, дисперсии скорости волн с частотой, заметного затухания волн и капиллярных эффектов.

[Forthegreatprogress]

уважаемые форумчане , я получил ответы на все свои вопросы , лучше стал чувствовать суть вещей. Большое Вам спасибо. Благодаря Вам и этому форуму , я могу работать эффективно , во благо людей всей планеты. Всех благодарю