LevyafaikЖаль, что Вы не попытались простой классический пример со звуком разобрать.
Если же отвечать на исходный ваш вопрос, как на вопрос о модулированной электромагнитной волне, то вот краткий ответ: модулятор (т.е. подвижные шторки) вместе с первичным источником представляют собой для приёмника излучения новый источник. Он и порождает электромагнитное излучение, в спектре частот которого имеются указанные Вами три частоты. Другими словами: описание порождённого модулятором (вмсте с первичным источником) излучения как колебаний электромагнитного поля переменной амплитуды эквивалентно описанию этого же самого поля как суммы колебаний с постоянной амплитудой и разными частотами.
Более подробный ответ, пока всё ещё на классическом языке, включает представления о том, как вообще порождается и поглощается электромагнитное излучение. Об этом можно прочитать, например, в Фейнмановских лекциях по физике (ФЛФ). Картина примерно такая:
В веществе первичного источника есть электрические заряды, по закону гармонического колебания колеблющиеся с частотой
(это классическая модель движения электронов в атомах излучателя). Колебание - это движение с ускорением, а именно ускорение и ответственно за присутствие в дальней зоне излучателя электромагнитной волны с данной частотой.
В шторках, чтобы они могли поглощать, должны быть заряды, способные колебаться с резонансной частотой равной или достаточно близкой к
(а иначе шторка будет прозрачной для излучения с частотой
). Допустим, сейчас шторка расположилась на пути волны. Под действием переменного электрического поле падающей на неподвижную шторку волны заряды в шторке колеблются с частотой волны
Оказывается (это математически выводится), волна, порождённая этими резонансными колебаниями зарядов в шторке, за шторкой противофазна и почти равна по амплитуде (в случае достаточно толстой шторки) волне, пришедшей от источника за шторку.
Важно, что электромагнитное поле подчиняется принципу суперпозиции: в каждом месте пространства поле равно сумме полей от всех зарядов, где бы они ни располагались. Поэтому за шторкой противофазные волны от источника и от шторки суммируются и получается практически ноль. Так классическая волновая теория объясняет эффект поглощения излучения непрозрачной (на данной частоте
шторкой.
Допустим теперь, шторка движется, перекрывая-открывая луч. Для простоты примем, что она колеблется по закону гармонического колебания с частотой
Значит, колебания зарядов, возбуждённые падающей волной с частотй
в разных участках шторки, теперь промодулированы по амплитуде с частотой
Такое движение зарядов можно описать как сумму колебаний постоянной амплитуды с разными частотами:
и
Эти три составляющие ускоренного движения зарядов в шторке и порождают в сумме с падающей от источника волной излучение с частотами
и
Подобным образом можно на классическом языке описывать, например, известное на практике явление преобразования частоты света в нелинейной оптике кристаллов, обладающих в интересующей области частот значительной нелинейностью диэлектрической проницаемости. Речь там идёт не о колебаниях шторки на частоте
а о существенно не гармонических колебаниях зарядов в кристалле, возбуждаемых под действием падающего на кристалл света достаточно большой интенсивности.
Квантовомеханическое описание выглядит примерно так:
В квантовомеханической картине вместо ускоренного движения зарядов с той или иной частотой речь идёт о переходах электронов между квантовыми состояниями с излучением или поглощением соответствующих квантов энергии. Надо выполнить квантовомеханический расчёт состояний для макроскопической шторки, стационарно колеблющейся с частотой
и рассмотреть вероятности переходов электронов между разными состояниями в присутствии падающего на шторку излучения. По-видимому, вероятности излучательных переходов с разностями энергий
и
будут отличны от нуля. Т.е. и в квантовомеханической картине источником излучения с комбинационными частотами является модулятор.
Квантовое описание самой макроскопической монохроматической электромагнитной волны - тоже сложная тема. Такое описание возникает в квантовой электродинамике как результат квантовомеханического усреднения оператора векторного потенциала поля по так называемому когерентному состоянию поля. Это состояние поля представляет собой квантовомеханическую суперпозицию состояний поля со всевозможными числами фотонов. Количество фотонов в когерентном состоянии неопределённое, определённым является среднее значение числа фотонов. Детектор, реагирующий на поступающее в него количество фотонов, обнаружит флуктуации количества фотоотсчётов в заданном интервале времени. Если задана частота и другие характеристики фотона (направление волнового вектора, поляризация), то когерентное состояние служит приближённым описанием одномодового излучения лазера.
Возникновение такого излучения можно физически представлять себе в терминах работы лазера - как результат коллективных переходов электронов с уровней с инверсной заселённостью в состояния с нижним уровнем энергии. И о возникновении комбинационных частот в модуляторе можно думать как о коллективном эффекте электронных переходов в нём, инициируемых приходящим в модулятор лазерным лучом. (Хорошо бы поискать подробности об этом в книгах или научных статьях по квантовой оптике - есть такая наука.)
