Интерференция света и прочие вопросы по оптике

[illuminates]

1) Известно что-бы это явление имело место быть нужны когерентные волны, т е волны с одинаковыми частотами.
Но почему? почему две волны с разными частотами интерферировать не будут?
Спросил у своего препода, он сказал что будут, просто глаз их не увидит, но на вопрос - почему?, вразумительно ответить не смог.

2) Тогда если будут, то к примеру давайте возьмём две лампы накаливания. Это не лазер где ашню вылетает, здесь от теплоты хаотически возбуждаются атомы. Но допустим что мы будем эти лампы держать вечность рядом с друг другом, тогда чисто теоретически волны наложатся так от двух ламп друг на друга, что произойдет интерфернция которая их погубит, и мы на миг стоя рядом с этими лампами увидим темноту вокруг себя?

3) Далее более сложный вопрос: пусть для определенности летят друг на друга две когерентные конечные волны(или цуга) в антифазах в вакууме, и уничтожают друг друга. Вопрос: что осталось после этого взаимодействия? энергия не может ведь никуда исчезнуть

[Munin]

illuminates в сообщении #700310 писал(а):

1) Известно что-бы это явление имело место быть нужны когерентные волны, т е волны с одинаковыми частотами.

Нет. Когерентные волны - это не просто волны с одинаковыми частотами. Они должны ещё быть "связаны" между собой так, чтобы не иметь случайного сдвига по фазе. Большинство источников света 19 века, например, давали некогерентный свет, и опыты удавалось проводить только расщеплением одного пучка, и то, не превышая длины когерентности для разных путей (кажется, порядка метров). Только в середине 20 века построили лазеры, дающие когерентный свет, и с бешеной длиной когерентности.

illuminates в сообщении #700310 писал(а):

Но почему? почему две волны с разными частотами интерферировать не будут?

Будут. Но если вы посмотрите на результат, то он будет быстро осциллировать от максимума до минимума интерференции, с частотой $\Delta\omega,$ и никаким прибором вы этого не разглядите. Для всех приборов будет усреднённая картина, которая по сути и выглядит как наложение неинтерферирующих потоков света.

illuminates в сообщении #700310 писал(а):

2) Тогда если будут, то к примеру давайте возьмём две лампы накаливания. Это не лазер где ашню вылетает, здесь от теплоты хаотически возбуждаются атомы.

Здесь тоже вылетают $\hbar\omega,$ только в лазере они между собой когерентны, а здесь нет.

illuminates в сообщении #700310 писал(а):

Но допустим что мы будем эти лампы держать вечность рядом с друг другом, тогда чисто теоретически волны наложатся так от двух ламп друг на друга, что произойдет интерфернция которая их погубит, и мы на миг стоя рядом с этими лампами увидим темноту вокруг себя?

Случайно такое произойти может. На очень краткий миг. А в следующий миг - увидите интенсивность вдвое больше. И так - частая болтанка, с огромной частотой. И как вы это отличите от того, что просто две лампы светят накладывающимися потоками света?

illuminates в сообщении #700310 писал(а):

3) Далее более сложный вопрос: пусть для определенности летят друг на друга две когерентные конечные волны(или цуга) в антифазах в вакууме, и уничтожают друг друга. Вопрос: что осталось после этого взаимодействия? энергия не может ведь никуда исчезнуть

Они не могут быть в противофазе во всём пространстве. Они могут быть в противофазе только в части пространства, а в другой части - они будут в фазе. Тогда энергия перераспределится из одной части пространства в другую. Суммарная не исчезнет.

(Есть ещё вариант, состоящий в том, что если очень тщательно сделать второй излучатель, так чтобы он гасил волну первого во всём пространстве, то получится, что при излучении этот излучатель будет не испускать, а поглощать энергию - вместе с поглощением волны первого излучателя.)

[BISHA]

illuminates в сообщении #700310 писал(а):

Вопрос: что осталось после этого взаимодействия? энергия не может ведь никуда исчезнуть

Волновые свойства когерентных волн не связаны с исчезновением фотонов, а определяют только перераспределение интенсивности, т.е. попадают или нет в данную точку пространства фотоны. При дифракции - огибании препятствий, угол дифракции определяется энергией фотона. В этом случае, обычно, мы на экране наблюдаем не саму дифракцию, а интерференцию, т.к. в данной точке собирают лучи имеющие одинаковый угол дифракции. Аннигилировать - исчезать могут только частицы.

illuminates в сообщении #700310 писал(а):

Но почему? почему две волны с разными частотами интерферировать не будут?
Спросил у своего препода, он сказал что будут, просто глаз их не увидит, но на вопрос - почему?, вразумительно ответить не смог.

Он вам ответил правильно, в рамках существующих объяснений! Если определять свет как цуги электромагнитных волн, то при наложении волн часть "горбов" (Е,В) цугов могут находится в противофазах и, компенсировать друг друга. Так как эти изменения происходят с огромной частотой, то их и прибор не сможет отследить.

[Munin]

BISHA в сообщении #700345 писал(а):

Волновые свойства когерентных волн не связаны с исчезновением фотонов

Топикстартер ничего не говорил про исчезновение фотонов. Это вы сами вообразили. Перестаньте соваться, куда не просят! Ваше невежество достаёт.

BISHA в сообщении #700345 писал(а):

Аннигилировать - исчезать могут только частицы.

Фотоны - тоже частицы. Но во-первых, аннигилировать могут не любые частицы, а во-вторых, к аннигиляции заданные вопросы не имеют ни малейшего отношения.

[Alex_Ra]

В принципе можно зафиксировать картинку интерференции не когерентных волн используя ЭОП - см работы ВНИИОФИ Голография, Методы и аппаратура.М. 1974г. В.М. Гинзбург и Б.М.Степанов
Возможно есть более позднее издание.

[illuminates]

Munin

Munin в сообщении #700326 писал(а):

Будут. Но если вы посмотрите на результат, то он будет быстро осциллировать от максимума до минимума интерференции, с частотой $\Delta\omega,$ и никаким прибором вы этого не разглядите. Для всех приборов будет усреднённая картина, которая по сути и выглядит как наложение неинтерферирующих потоков света.

почему то я не пониманию это утверждение.
вот смотрите:


можите прямо на примере обосновать это. то есть мы в физике говорим о усреднёных параметрах, поэтому при усреднении красная кривая на правом рисунки для нашего прибора будет такой же как и черная кривая? то есть различий для него не будет?

Munin в сообщении #700326 писал(а):

Они не могут быть в противофазе во всём пространстве. Они могут быть в противофазе только в части пространства, а в другой части - они будут в фазе. Тогда энергия перераспределится из одной части пространства в другую. Суммарная не исчезнет.

Я наверное опять что-то не понимаю. Вот смотрите на встречу друг другу летят два маленьких-маленьких цуга, настолько маленьких что находятся полностью в противофазах. Иль такого не может быть?

[Xey]

Посмотрите биения в акустике. Тоже проиисходит в оптике (в интерферометре), только частоты больше.
Прикиньте, какова будет частота биений , если совместить лучи красного и синего лазеров. Поэтому методом биений сравнивают излучения только с близкими длинами волн.
Радиотехническими средствами можно измерить частоту излучения, соответствующую длине волны до 3 мкм и это очень непросто.

[Corund]

Для качественного понимания принципа можно погуглить фразу "фигуры Лиссажу" - условия получения устойчивой фигуры.

[Munin]

illuminates в сообщении #700705 писал(а):

Я наверное опять что-то не понимаю. Вот смотрите на встречу друг другу летят два маленьких-маленьких цуга, настолько маленьких что находятся полностью в противофазах. Иль такого не может быть?

Цуг - это много волн. Так что ваши представления о "настолько маленьких", видимо, сигнализируют о непонимании.

[Alex_Ra]

Точно - чем короче цуг или длительность светового импульса - тем шире его спектральный состав

[illuminates]

Munin
пожалуйста можите всё же разъяснить объяснение на вопрос: "мы в физике говорим о усреднённых параметрах, поэтому при усреднении красная кривая на правом рисунки для нашего прибора будет такой же как и черная кривая? то есть различий для него не будет?"

-- 27.03.2013, 18:49 --

Далее еще хочу потревожить товарищей примитивным вопросом: почему когерентные лазеры не будут интерферировать? (взял два лазера на лабах по оптики, лучи их направил друг на друга - эффект нуль)

[Munin]

У вас какие-то странные кривые, и мне они не кажутся результатом усреднения.

С лазерами эффекта достичь можно, но гораздо аккуратнее, чем это пытались сделать вы. Начиная с того, что не со всякими лазерами.

[Alex_Ra]

illuminates А как Вы понимаете понятие - когерентный лазер. И как - когерентные лазеры. И что такое в этих случаях когерентность? Представьте себе , что лазеры имеют немного разные длины волн. И посмотрите как будет выглядеть в этом случае интерференционная картина. Кстати с помощью голографии такие картины (от разных лазеров ) можно визуализировать.

[illuminates]

В принципе стало ясней.
Но есть еще вопрос из цикла легчайших.
На днях узнал, что мы слышем не электромагнитные волны, а механические! Скажите, в электромагнитном спектре наименьший раздел относительно чистоты колебаний - это радио волны. И в них в свою очередь содержатся разделы: инфра звук и звук. Вопрос: почему мы не слышим электромагнитные волны с той же частотой, что и механические?

[DimaM]

illuminates в сообщении #702856 писал(а):

На днях узнал, что мы слышем не электромагнитные волны, а механические!

Поздравляю!

Цитата:

Скажите, в электромагнитном спектре наименьший раздел относительно чистоты колебаний - это радио волны. И в них в свою очередь содержатся разделы: инфра звук и звук.

Нет. В них "содержатся разделы" ДВ и СДВ.

Цитата:

Вопрос: почему мы не слышим электромагнитные волны с той же частотой, что и механические?

Потому что нам нечем их "слышать".