Задать вопрос
21 февраля, 23:54

Почему нельзя получить геометрически (световой) луч, уменьшая до нуля ширину щели?

+5
Ответы (1)
  1. 22 февраля, 03:52
    0
    Потому же, почему нельзя получить "луч" волн на поверхности воды, выходящих из узкой щели. Всё дело в волновой природе света. Каждая последующая точка распространяющейся волны формируется всеми предыдущими точками.

    Представим невообразимо огромное прямоугольное спортивное поле, на котором стоят рядами миллионы людей с ракетками. По команде ряд на одной стороне поля начинает подавать теннисные мячи, так что мячи летят под всякими разными углами в следующие ряды. Каждый, кто ловит прилетающий к нему мяч - подаёт его дальше ... И т. д. и т. п. Примерно так же распространяется и свет и любая волна. Правда в случае с волной - происходящие процессы несколько более регулярны, т. е. менее случайны, а значит, более предсказуемы с точки зрения геометрии и поддаются непосредственному математическому описанию, хотя и довольно сложному.

    Если же опять вернуться к сравнению со спортивным полем, то самое необычное развитие всего этого процесса можно обнаружить у его продольных сторон. Поскольку мячи подаются под всеми возможными углами, то хоть в середине поля эти разные направления и будут взаимно компенсироваться - по краям часть мячей будет отклоняться от поля и улетать на "трибуны". Если поле достаточно широкое, то центральная часть этого псевдо-волнового процесса доберётся с небольшой потерей на краях до противоположной стороны стадиона. Но часть процесса разойдётся (отщепится или дифрагирует), расходясь от продольных сторон спортивного поля в виде "потерянных" мячей.

    Если сделать такое спортивное поле достаточно узким (рядами по 5-10 человек), то через несколько перекидываний, или через несколько десятков перекидываний - большая часть мячей уйдёт за края процесса - луч расщепится.

    Если взять снова очень-очень широкое поле (км в ширину) и позволять процессу развиваться, как раньше, но сделать одно нововведение: построить стену попрёк процесса с узкими воротами посредине (в 1-2 человека), то, дойдя до стены по большей части её протяжённости - мячи просто отразятся. Отразится и весь процесс и всё пойдёт в обратную сторону. А вот те мячи, которые пролетят под всякими разными углами в узкие ворота - будут пойманы небольшим числом участников, и процесс будет развиваться уже не в форме луча, а в форме звёздочки (вспышки или куста) с центром-точкой, расположенной в месте положения ворот установленной стены.

    Таким образом, ясно, что после прохождения щели, размер которой сопоставим с размером элементов волны - волновой процесс начинает развиваться кустообразно, как будто от нового точечного источника.

    В волновой теории такое обновления точки геометрического расхождения лучей называют - дифракцией (ди - вторичное, фракция - отщепление). В любом волновом процессе, где щель, которую проходит волна, сравнима с длиной волны - волна, начиная с этого места, ведёт себя так, как будто щель - её точечный источник. А значит, если мы начнём сужать и сужать щель для спараллеливания луча, то в тот момент, когда щель достигнет ширины, равной длине волны света - свет вопреки ожиданиям, начнём не спараллеливаться, а расходиться, испытывая дифракцию. Для видимого света это размер порядка 0.5-1 микрометра или 1/2000-1/1000 мм.
Знаете ответ?
Сомневаетесь в ответе?
Найдите правильный ответ на вопрос ✅ «Почему нельзя получить геометрически (световой) луч, уменьшая до нуля ширину щели? ...» по предмету 📘 Физика, а если вы сомневаетесь в правильности ответов или ответ отсутствует, то попробуйте воспользоваться умным поиском на сайте и найти ответы на похожие вопросы.
Смотреть другие ответы