سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور


سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور

نوشتهاز سوی paradoxy در پنجشنبه 23 اسفند 1397 - 14:08

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.
نماد کاربر
 
سپـاس : 883 times

ارسـال : 1782


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 14 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

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

نوشتهاز سوی You-See در جمعه 24 اسفند 1397 - 06:42

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
نماد کاربر
 
سپـاس : 683 times

ارسـال : 921


نام: U30
سن: 36 سال
شهر: تهران
نام نویسی: 93/5/19

مرد

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

نوشتهاز سوی paradoxy در جمعه 24 اسفند 1397 - 13:36

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)
نماد کاربر
 
سپـاس : 883 times

ارسـال : 1782


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 14 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

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

نوشتهاز سوی ya30 در دوشنبه 27 اسفند 1397 - 23:13

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
نماد کاربر
 
سپـاس : 15 times

ارسـال : 52


سن: 25 سال
نام نویسی: 91/8/24

ذکر نشده

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

نوشتهاز سوی paradoxy در سه شنبه 28 اسفند 1397 - 01:43

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 KIB) بازدید 622 بار

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!)
نماد کاربر
 
سپـاس : 883 times

ارسـال : 1782


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 14 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

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

نوشتهاز سوی paradoxy در سه شنبه 13 فروردين 1398 - 22:12

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.
نماد کاربر
 
سپـاس : 883 times

ارسـال : 1782


نام: داود حاجي تقي تهراني
سن: 14 سال
نام نویسی: 93/10/22

ذکر نشده

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

نوشتهاز سوی M_J1364@yahoo.com در سه شنبه 31 ارديبهشت 1398 - 20:31

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
ای که مجنون گشته ای در عشقِ ما............کِی بُوَد.. لیلی.. تو را.. نامی.. سزا؟!
سویِ.. من... پروانه.. شو... پروا مکن............در..... میانِ.... آتشم.... رقصان.... بیا
نماد کاربر
 
سپـاس : 435 times

ارسـال : 1196


نام: محمّد جوانشیری
سن: 33 سال
شهر: تهران
نام نویسی: 90/9/24

ذکر نشده

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

نوشتهاز سوی Rahmani در جمعه 7 تير 1398 - 14:34

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 KIB) بازدید 188 بار

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 KIB) بازدید 188 بار

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.
 
سپـاس : 15 times

ارسـال : 63


نام: یونس رحمانی
شهر: تهران
نام نویسی: 98/2/17

مرد


بازگشت به فیزیک نور و اپتیک

چه کسی هم اکنون اینجاست ؟

کاربرانی که در این تالار هستند: بدون کاربران عضو شده و 4 مهمان