Дифракция света на препятствии

[upgrade]

В физике есть следующий опыт:

между источником света и экраном ставят преграду (препятствие) и наблюдают на экране на границе света и тени не резкий переход от света к тени, а плавный, причем в виде полос.

Объясняется этот эффект, в том числе, "огибанием" препятствия волнами от источника света (поэтому нет четкой границы света и тени), и если честно я не понимаю это объяснение, почему и возник вопрос.
Можно ли объяснить наличие интерференции на экране в освещенной области наложением излучения и от препятствия и от источника света, а плавное снижение освещенности (см график - геометрическая тень) - тем, что в этой области источником света является только препятствие (от первичного источника света ничего не попадает в эту область)?
И, таким образом, если создать условия, при которых препятствие не является вторичным источником излучения - будет резкая граница света и тени без светлых и темных полос.

Можно ли считать препятствие для света вторичным источником электромагнитных волн, возбуждаемых первичным (например, лампочкой)?
И, соответственно, интерференцию на экране на границе тени и света от этого препятствия объяснить наложением фронтов волн от двух когерентных источников?
Ответ - да, и это единственно верное объяснение ("огибание" - неверно, никакого огибания нет, есть волны от препятствия).

[Pavia]

upgrade в сообщении #1415614 писал(а):

Можно ли считать препятствие для света вторичным источником электромагнитных волн, возбуждаемых первичным (например, лампочкой).

Да.

upgrade в сообщении #1415614 писал(а):

препятствия объяснить наложением фронтов от двух когерентных источников?

Нет, не фронтов.

-- Ср сен 18, 2019 13:10:55 --

upgrade в сообщении #1415614 писал(а):

("огибание" - неверно).

Огибание это факт. Так что неверным оно быть не может.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Карантин»
Сформулируйте, пожалуйста, стартовое сообщение так, чтобы было понятно, что является вопросом, что - попыткой ответа, и явно напишите, что именно вы хотите обсудить.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[upgrade]

Pavia в сообщении #1415618 писал(а):

Огибание это факт.

Тогда в области геометрической тени были бы тоже полосы, но там - гладкое распределение, это значит, что свет от источника не попадает в эту область - не огибает препятствие.
Полагаю, если препятствие начнет двигаться к/от экрана, картинка интерференции будет меняться (при достижении скорости света - пропадёт)

[Pavia]

Огибание это факт того, что в тени мы видим свет там где его не должно быть согласно законом геометрической оптики.
Сам термин огибание не объясняет, а просто даёт перевод термину дифракция на русский язык.
Согласно Ф. Крауфорд-Берклеевский курс физики. Волны. том 3.-Наука (1984)
Дифракция и интерференция это одно и тоже.
Но наличие огибания никак не объясняет природу полос. А объясняется это вторичными волнами и интерференцией.

upgrade в сообщении #1415614 писал(а):

Можно ли объяснить наличие интерференции на экране в освещенной области наложением излучения и от препятствия и от источника света, а плавное снижение освещенности (см график - геометрическая тень) - тем, что в этой области источником света является только препятствие (от первичного источника света ничего не попадает в эту область)?

Думаю можно.

upgrade в сообщении #1415614 писал(а):

И, таким образом, если создать условия, при которых препятствие не является вторичным источником излучения

Такое создать не получится.

(Оффтоп)

upgrade в сообщении #1415648 писал(а):

Тогда в области геометрической тени были бы тоже полосы, но там - гладкое распределение, это значит, что свет от источника не попадает в эту область - не огибает препятствие.

Ах да таки в симуляторе они есть.

[Munin]

upgrade в сообщении #1415614 писал(а):

Объясняется этот эффект, в том числе, "огибанием" препятствия волнами от источника света (поэтому нет четкой границы света и тени), и если честно я не понимаю это объяснение, почему и возник вопрос.

Нет, это не объяснение. Это упрощение "на пальцах". А объясняется этот эффект (который называется дифракцией Френеля) - решением волнового уравнения (можно скалярного). Только так. Решать это уравнение учат в курсах "уравнений математической физики". (Учебника Крауфорда, который читал Pavia, не достаточно.)

upgrade в сообщении #1415614 писал(а):

Можно ли считать препятствие для света вторичным источником электромагнитных волн, возбуждаемых первичным (например, лампочкой)?

Нет, нельзя. Надо сначала понять смысл слов "первичный источник", "вторичный источник". Сейчас вы их понимаете неправильно. А Pavia вам поддакивает неправильно.

Pavia в сообщении #1415660 писал(а):

Ах да таки в симуляторе они есть.

Странный симулятор, он не воспроизводит картину в геометрически освещённой области.

[upgrade]

Munin
С уравнениями матфизики это понятно. Но до них далеко ещё. Мне казалось, что интерференция от двух щелей легко объяснима "на пальцах" аналогиями с волнами на воде - пики и впадины появляются в результате наложения волн от двух щелей.
То же самое я привычно перенес и на распространение волн с одним препятствием. К экрану приходит две волны, одна распространятся от источника света, вторая - от препятствия (аналог вторичного источника хоть и не вторичный источник), поэтому в освещенной области появляется интерференция.
А в область геометрической тени не попадают волны, распространяющиеся от источника света, а попадают только волны от препятствия - и поэтому там не наблюдается интерференция, волнам от препятствия не с чем интерферировать. Т.е. граница то резкая, но её не видно из-за волн от препятствия - они её смазывают.

[realeugene]

upgrade в сообщении #1415648 писал(а):

Тогда в области геометрической тени были бы тоже полосы

Это утверждение неверно.

-- 18.09.2019, 18:36 --

upgrade в сообщении #1415726 писал(а):

волнам от препятствия

Рассмотрите для начало препятствие с абсолютно чёрной поверхностью.

[Munin]

upgrade в сообщении #1415726 писал(а):

То же самое я привычно перенес и на распространение волн с одним препятствием. К экрану приходит две волны, одна распространятся от источника света, вторая - от препятствия (аналог вторичного источника хоть и не вторичный источник), поэтому в освещенной области появляется интерференция.

Непонятно, зачем вам так заморачиваться. Ведь в этом случае вам необходимо уже заранее решить задачу волны от полуплоскости. А ведь это и есть результат, который получится.

[Gleb1964]

Munin в сообщении #1415700 писал(а):

Странный симулятор, он не воспроизводит картину в геометрически освещённой области.

Воспроизводит, если симуляция сделана правильно. Проще всего взять просто линейный источник, строго горизонтальный, чтобы муара не было, вот так. Если ставить экран, то от края экрана идет отражение (экран не полностью поглощающий), получаются искажения.

(Оффтоп)

[upgrade]

Munin в сообщении #1415824 писал(а):

Непонятно, зачем вам так заморачиваться. Ведь в этом случае вам необходимо уже заранее решить задачу волны от полуплоскости. А ведь это и есть результат, который получится.

Для наглядности. Пока просто циркулем волны от источника рисуются. И простенькие формулы с полуволнами.

[Munin]

Gleb1964
Да, ваша картинка хорошая :-)

[realeugene]

Gleb1964 в сообщении #1415892 писал(а):

Если ставить экран, то от края экрана идет отражение (экран не полностью поглощающий), получаются искажения.

Почему минимумы интерференционной картины строго горизонтальны, если отражение идёт только от края экрана? Это же должно быть семейство парабол.

На самом деле, это равномерно и когерентно излучающая полуплоскость.

[Munin]

realeugene в сообщении #1415926 писал(а):

Почему минимумы интерференционной картины строго горизонтальны

Что это значит?