سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2017

سپاس: 1082

سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط paradoxy »

فرض کنید رو به روی یک چشمه نوری تک فام، یک آیینه قرار دادیم، و فاصله آیینه رو به شکلی تنظیم کردیم که نور بازتاب شده دقیقا در فاز مخالف نور فرودی بازتاب بشه و تداخل کاملا ویرانگر در هر لحظه بین نور چشمه و بازتاب اون پدید بیاد. از مقدار انرژی اندک تلف شده در لحظه بازتاب صرف نظر کنید. از آنجایی که هر دو نور یک دیگر رو در هر لحظه خنثی می کنند، به سادگی میتونیم ببینیم که برآیند این دو موج سبب میشه که در تمام نقاط فضا موجی نداشته باشیم (دو موج فرودی و بازتاب هم فرکانس، هم سرعت و خلاف جهت هم در هر لحظه هستند).
سوال: پایستگی انرژی را بررسی کنید. آیا تمام انرژی ای که چشمه نور مصرف میکنه تا نور فرودی رو بتابونه به آیینه، بجز اون مقدار بینهایت اندکی که روی خود آیینه تلف میشه، نیست میشه؟ چون وقتی موجی در فضا وجود نداره، انرژی ای هم وجود نخواهد داشت.
نقطه انتهایی نور بازتابی دقیقا در نقطه ای که نور فرودی تولید میشه هست.
موج ایستا نداریم، چون این دو علاوه بر این که خلاف جهت هم هستند، ناهمفازند.
اختلاف فاز نسبی بین دو موج ثابت هست.
نکته: مسئله را تا لحظه قبل از رسیدن موج بازتابی به چشمه بررسی کنید.

نمایه کاربر
You-See

نام: U30

محل اقامت: تهران

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۳/۵/۱۹ - ۱۹:۰۵


پست: 1002

سپاس: 748

جنسیت:

تماس:

Re: سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط You-See »

سلام
به نظر فرضتون اشتباهه
انرژی پایسته است، شما این فرض رو هم نکنی باز اون نقاط نباید انرژی داشته باشند، اگر این طوره، تا بی نهایت در مسیر نور تابیده شده و در تمام نقاط، کلی انرژی داریم که بیشتر از انرژی سورس می شه!
دوستای گلم حمایت کنید : https://cafebazaar.ir/app/com.nikanmehr.marmarxword/

تصویر
نرم افزارهای مالی، بازرگانی، پخش و فروش مویرگی، .. "نیکان مهر مهان"
نرم افزار پخش مويرگي

نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2017

سپاس: 1082

Re: سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط paradoxy »

سلام. تعریف انرژی ای که یک موج الکترومغناطیسی حمل میکنه در فیزیک نظری مشخص هست و اون ضرب خارجی میدان الکتریکی در میدان مغناطیسیش هست. بردار پویتینگ. (با معادله پیوستگی میشه مستقیما مقدار انرژی حمل شده توسط این بردار رو پیدا کرد) کاری به نوسان خود نقطه ها در فضا نداریم، مهم نیست موج در کل فضا گسترده شده باشه یا نه، ضرب خارجی میدان الکتریکی و مغناطیسیش یک مقدار مشخصی رو میده که کاملا محدود هست. اما وقتی دو موج تداخل می کنند، نتیجه ای که حاصل میشه عدم وجود موج هست، و بنابراین انرژی ای هم در فضا نداریم. در موارد معمول، دو موج در برخی از نقاط تداخل ویرانگر دارند و در برخی نقاط تداخل سازنده برایند اینها پایستگی انرژی رو حفظ میکنه.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Poynting_vector

البته من برای حفظ سادگی سوال فرایض اضافه ای نکردم، به عنوان مثال توی همین سوال یک فرد میتونه پاسخ بده که نور بازتاب شده پس از رسیدن به نقطه چشمه، به حرکتش ادامه میده و ازون نقطه رد میشه و حالا یا به گرما تبدیل میشه یا عبور میکنه از چشمه. و این موج در فضا با چیزی تداخل نمیکنه و بنابراین پایستگی داریم. با این حال میشه اصل سوال رو با اضافه کردن یک چشمه نوری دیگه، در جهت مخالف چشمه اولی (یعنی هم جهت با نور بازتاب شده، اما ناهمفاز با اون) حفظ کرد و سوال رو مجددا پرسید.

پ.ن: البته نیازی به این همه فرایض اضافی و بیخود نیست، صرفا میخواستم یک دید فیزیکی بدم به سوال، وگرنه میشه سوال رو هم اینطوری پرسید، فرض کنید یک پالس نوری داریم در فضا که با فرکانس، فاز، دامنه و سرعت مشخص در حال حرکته. پالس نوری دومی رو به شکلی ارسال میکنیم که برآیند این دو موج، حداقل برای یک لحظه سبب تداخل ویرانگر بین دو موج بشه به شکلی که جمع برداری این دو میدان بشود صفر. پایستگی انرژی رو در این لحظه بررسی کنید.
(تا دوروز دیگه کسی جوابش رو نزاره خودم پاسخش رو میدم. این سوال خیلی سادست و صرفا دست گرمیه)

نمایه کاربر
ya30

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۱/۸/۲۴ - ۱۶:۴۷


پست: 52

سپاس: 15


تماس:

Re: سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط ya30 »

2 روز شده
میشه جواب رو بزارین؟!
خیلی ذهنم درگیرش شده که جواب چی میتونه باشه
زین خلق پر شکایت گریان شدم ملول

آن های هوی و نعره ی مستانم آرزوست

نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2017

سپاس: 1082

Re: سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط paradoxy »

خب راستش فکر کردم کسی براش مهم نباشه ازین جهت بیخیالش شدم. جواب آیینه رو میتونم بدم که پیش پا افتادست واقعا، اما جواب اصل سوالم رو که توی پ.ن پست قبلم نوشتم نمیتوانم. حتی از یک استاد اپتیک هم پرسیدم و ایشونم هیچ ایده ای نداشت. برای همین اینجا مطرح کردم که شاید کسی بدونه، شما هم اگه کسی رو گیر آوردی بی زحمت بپرس حسابی گیجم کرده!

1.png
1.png (22.73 کیلو بایت) مشاهده 3026 مرتبه

پس به عبارت دیگه ناهم جهت بودن امواج در نور فرودی و نور بازتاب شده، صفر شدن دامنه کل در تمام نقاط رو نجات میده. اما همیشه که اینطوری نیست که دو موج ناهم جهت رو بخوایم در نظر بگیریم، هم جهت که باشند دیگه مقدار دامنه کل صرفا به اختلاف فاز موج ها وابسته میشه و ربطی به ایکس پیدا نمیکنه، که این دردسر سازه واسه پایستگی انرژی. چون انرژی موج همونطور که میدونیم فقط و فقط به دامنه موج بر میگرده و اگه دامنه همه جا صفر شه واویلا.
انصافا کامپایلر لاتکس سایت استکس کجاست که فیلتر نیست؟ (همچنان به اعتراضات ادامه میدهیم... حتی اگر این به قیمت پاک شدن پست تمام شود!)

نمایه کاربر
paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2017

سپاس: 1082

Re: سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط paradoxy »

این سوالم جواب پیچیده ای نداشت. اگر بخوایم دو موج در همه جا تداخل کامل ویرانگر داشته باشند، باید همزمان و هم مکان از یک نقطه شلیکشون کنیم. اگر نه همیشه بخش هایی از یک موج با دیگری تداخل سازنده ایجاد میکنه و پایستگی حفظ میشه. و اگر همزمان و هم مکان شلیک کنیم، اون موقع عملا داریم یک موج با دامنه صفر تولید میکنیم، یعنی به کل منبع ما انرژی ای از دست نمیده که بخواد پایستگی از دست بره. و نکته دیگه اینکه موج در فضا گسترده میشه. اگر همزمان نباشه شروع دو موج، اون موقع یکیش بخش بزرگی از فضا رو اشغال میکنه تا بعدی بخواد شلیک بشه و تداخل ویرانگر بسازه. چنین جوابی بود تو ذهنم ولی مشکوک بودم بهش تا اینکه در این لینک هم https://physics.stackexchange.com/quest ... terference دیدم همچین چیزی گفتن، پس باید درست باشه.

نمایه کاربر
M_J1364@yahoo.com

نام: محمّد جوانشیری

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹


پست: 1252

سپاس: 457


تماس:

Re: سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط M_J1364@yahoo.com »

باریکلّا سوال جالبی به ذهنت رسیده. من خودمم جواب روشنی براش ندارم. مشکل اینجاست که اگه دو پرتوی نور، مخالف جهت هم تابیده بشن و به شکل ضربدری همدیگه رو قطع کنن و اگه توی نقطه ی تقاطع، اختلاف فاز موج ها ویرانگر باشه، توی اون نقطه وضعیت پایستگی انرژی چی میشه. فرض می کنیم که دو لیزر از هم فاصله ی خیلی زیادی داشته باشن و در عوض زاویه ی بین پرتو ها خیلی به صفر نزدیک باشه تا یه تداخل تقریباً ساده در محل تقاطع داشته باشیم. حتی اگه موج ها به صورت تقریبی همدیگه رو خنثی کنن باز هم قانون بقای انرژی انگار یه جورایی می ره زیر سوال یا حداقل من جوابی براش ندارم. نمی دونم آیا میشه قبول کرد که توی اون نقطه ی تقاطع اصلاً انرژیی وجود نداره؟

اصلاً همون مثال خودت رو که دو تا لیزر دقیقاً به سمت هم (و در راستاهای منطبق) شلیک کنن رو در نظر بگیر. فرض کن فاصله ی لیزرها خیلی زیاده، اونوقت یه مدت زمان قابل توجهی طول می کشه که دو تا موج در نیمه ی راه همدیگه رو ملاقات کنن و توی این مدت زمان هر دو ناظری که لیزرها رو روشن کردن، به این نکته واقفن که باطری لیزرها کار کرده و انرژی از دست داده ولی این انرژی کجا رفته؟ (فرض کنید که نور لیزرها بعد از عبور از همدیگه، یه تداخل ویرانگر دائمی رو در طول کل مسیر ایجاد می کنه.)

باید بیشتر روش فکر کنم! smile026
ز عشقِ ((فرنیا)) کُشتم خودم را...........که آخر خون.. به پا.. کرد او.. خدایا
شدم نابود و.. جز.. یادی نماندش...........از آن چشمانِ گریان، وان فغان ها

Rahmani

نام: یونس رحمانی

محل اقامت: تهران

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۸/۲/۱۷ - ۰۱:۳۴


پست: 72

سپاس: 19

جنسیت:

تماس:

Re: سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط Rahmani »

فرض می کنیم که دو لیزر از هم فاصله ی خیلی زیادی داشته باشن و در عوض زاویه ی بین پرتو ها خیلی به صفر نزدیک باشه تا یه تداخل تقریباً ساده در محل تقاطع داشته باشیم. حتی اگه موج ها به صورت تقریبی همدیگه رو خنثی کنن باز هم قانون بقای انرژی انگار یه جورایی می ره

-در حالتی که جهت حرکت دو موج، عکس هم (و به موازات هم ) باشه، در نقاطی همدیگه رو خنثی و در نقاطی تقویت میکنن.
در نقاطی که همدیگه رو خنثی میکنن انرژی صفر میشه ولی در نقاطی که تقویت میکنن دامنه دو برابر و انرژی چهار برابر (یعنی دو برابر مجموع انرژی دو موج در اون نقطه) میشه. اگر روی یک پریود سینوس محاسبه کنید و انتگرال بگیرید مجموع انرژی ثابته.

-در حالتی که دو شعاع لیزر همجهت باشن و در دوردست تقریبا روی هم بیفتند، نسبت به هم این حالت رو پیدا میکنن:
Untitled.png
Untitled.png (88.17 کیلو بایت) مشاهده 2592 مرتبه

که باعث میشه درنقاطی تخریب و در نقاطی هم افزایی رخ بده و باز هم میانگین انرژی تغییر نکنه.
میشه پرسید اگر طول موج نسبت به قطر بیم زیاد باشه وضعیتی مشابه شکل زیر پیش میاد که تقریبا در همه جا فقط تخریب ( یا در صورت یکسان بودن فاز فقط هم افزایی) داریم:
Untitled2.png
Untitled2.png (11.9 کیلو بایت) مشاهده 2592 مرتبه

جواب اینه که که در چنین حالتی هیچ وقت نمیشه بیم باریک و موازی ساخت و کوتاه بودن طول موج نسبت به قطر پرتو، لازمه موازی بودنشه. اگر طول موج افزایش پیدا کنه دو پرتو باز شونده خواهند بود و باز هم نمیتونن همدیگه رو در همه نقاط خنثی کنن.
فقط یک حالت خاص وجود داره که دو نقطه منبع تابش (مثلا آنتن های ماکرو ویو ) دقیقا روی هم باشن و در فاز مخالف تا بتونن در همه نقاط همدیگه رو خنثی کنن که در این صورت هم به خاطر بینهایت شدن امپدانس نقطه تشعشع از دید دو منبع، اصلا تابشی صورت نمیگیره و منبع موج هم توانی مصرف نمیکنه.

نمایه کاربر
ghm

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۲/۵/۹ - ۲۱:۰۸


پست: 158

سپاس: 133

جنسیت:

Re: سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

پست توسط ghm »

سلام این سوال یعنی جمع 2 موج کاملا غیر همفاز قبلا ذهن منو هم مشغول کرده بود اما فکر میکنم جوابش همونطور که گفتید تا حدودی مشخصه و اینکه اولا 2 موج کاملا تک فام وجود خارجی در جهان ندارند و یک طول همدوسی داریم که ایجاب میکنه در فاصله ای دور مجددا تداخل سازنده بشه.

اما به فرض اینکه کاملا هم تکفام باشند و منحنی فرکانسی یک تابع دلتای کاملا ایده آل باشه باید در بینهایت تداخل سازنده پیدا کنند که این ها به شکلی گویای اصل عدم قطعیت هم هستش که مکان فوتون رو با وجود این دقت در سرعتش پیش بینی میکنه.
˙ ·٠•♥ السلام علی بقیه الله فی ارضه ♥•٠·˙

ارسال پست