Взаимодействие лучей – это редкий и удивительный по своей наглядности пример того, как люди ухитряются в упор не замечать факты, противоречащие общепринятым представлениям: «лучи не взаимодействуют друг с другом» и «фотоны не взаимодействуют друг с другом».
Простите, господа теоретики, но данные представления являются предрассудками, ведущими свое происхождение из работы Рене Декарта «Мир, или трактат о свете». Однако в трактате Декарта речь, вообще говоря, шла о солнечных лучах (рисунок 1, пункт номер 7), а в солнечном свете все фотоны разные: каждый имеет собственную поляризацию и собственную длину волны.
Рисунок 1. Фрагмент XIV главы из трактата Декарта
Не было в XVII веке кроме Солнца никаких других ярких источников света, пригодных для проведения опытов. После изобретения лазеров из упомянутых выше утверждений о лучах и фотонах появились исключения: лазерные лучи могут взаимодействовать друг с другом, фотоны с одинаковыми или очень близкими длинами волн могут взаимодействовать друг с другом.
Лазер на рубиновом стержне был создан еще в 1960 году, лазерный диод изобретен в 1962 году, лазерные указки появились в начале 80-х годов прошлого века. В упор не замечать взаимодействие лазерных лучей в течение более 60 лет – это феноменально! Теоретики до сих пор путаются в объяснениях и плохо различают интерференцию и дифракцию.
Между тем, демонстрационный эксперимент, в котором можно наблюдать именно взаимодействие фотонов, реализовать достаточно просто: нужно разделить лазерный луч на две части, а затем скрестить полученные лучи друг с другом под острым углом.
Этот опыт – типовой. Результат взаимодействия фотонов экспериментаторы отлично видят на экране, но путают с принципиально иной ситуацией, когда при прохождении солнечного луча через щели каждый фотон взаимодействует только с препятствием. А ведь интерференционная картина отличается от дифракционной.
В своих предыдущих экспериментах я тоже применял препятствие с двумя отверстиями, но, как выяснилось в процессе обсуждения моих статей, ширина области локализации в пространстве для фотонов видимой части спектра может достигать нескольких миллиметров и отдельный фотон способен проходить одновременно через несколько близко расположенных щелей или отверстий.
Поэтому теперь я изменил схему эксперимента и использовал в качестве световодов две стальные медицинские иглы (наружный диаметр иглы 0,8 мм, внутренний – 0,5 мм). Иглы установлены параллельно, склеены, обмотаны для прочности черной изолентой и закреплены на конце аккумуляторной лазерной указки (рисунок 2).
Рисунок 2. Лазерная указка с закрепленной на ее конце парой иголок
Свет от иголок направлен на экран (лист картона формата А4).
После включения указки на экране появляется изображение, показанное на рисунке 3: здесь можно видеть узкие параллельные интерференционные полоски.
Рисунок 3. Результат интерференции
В данном случае наблюдается результат взаимодействия фотонов из двух разных лучей, так как проходить одновременно через две параллельные стальные иглы фотон не способен.
Для того чтобы подтвердить, что тонкие полоски появляются в результате взаимодействия лучей, а не простого наложения двух картин, проведем дополнительный эксперимент и перекроем один луч: на экране остается дифракционная картина, показанная на рисунке 4.
Рисунок 4. Дифракционная картина, которая остается на экране после перекрытия одного луча
Тем, кто захочет повторить данный эксперимент, напоминаю, что при опытах с лазерами нужно использовать защитные очки. Предупреждение об опасности лазерного излучения есть практически на каждой лазерной указке, но текст этого предупреждения напечатан на наклеенной на указку этикетке мелким шрифтом на английском языке.
Есть простой прием добывания информации: смотреть нужно не только на то, кто и что делает, но и чего не делает (особенно из того, что обязан был сделать).
Учебный альбом фотографий для сравнения интерференционных картин, которые создают принципиально разные источники света (лазерные и не лазерные) кто-нибудь где-нибудь видел?
Каков максимальный угол, при котором лазерные лучи взаимодействуют друг с другом? Несколько градусов? Несколько угловых минут? Поскольку физикам с детства внушали, что лучи друг с другом не взаимодействуют, измерять этот угол они даже не пытались.
Комментарии
Рассеяние фотонов на фотонах, или по другому - quantum entanglement имеет вероятность ~ 1Е-5
Собственным глазам – не верим, зато верим непонятно как полученному числу?
На картинке прекрасно видно, что вероятность взаимодействия фотонов друг с другом гораздо выше.
С этим - в нобелевский комитет
Членам Нобелевского комитета, также как и вам, с детства внушали, что лучи не взаимодействуют друг с другом, забыв уточнить одну деталь – Декарт писал о солнечных лучах.
Преодолеть укоренившийся предрассудок очень сложно.
Вы, например, не верите собственным глазам.
Думаете, с Нобелевским комитетом ситуация иная?
Было уже - СТАРИКАШКА ЭДЕЛЬВЕЙС
https://www.metodolog.ru/00194/00194.html
Злобой вы выдаете свой страх.
Своим глазам не верите?
Своей головой думать боитесь?
А если этот опыт провести со световодами? И если взять две лазерные указки без игл и без световодов?
Проведите. Если получится – опубликуйте результат.
Всё что вы описали и еще в 100 раз больше - описано, но только не в формате "смотрите - интерференция (хероватая) - афигеть!",
а в нормальном, четком, структурированом, детальном виде - в самых разных вариантах уже много-много раз, в разных плохих и хороших учебниках по физике (для институтов лучше, но то что вы описали - даже и в школьных хорошо описано).
О чем вы воете всю статью и кучу комментариев?
Могу предложить ещё один опыт. Разместить экран на достаточно большом расстоянии и менять угол схождения лазерных лучей от соприкасающегося, до перекрестия.
Лучи придется расфокусировать.
Но если хотите, то можете попытаться скрестить в пространстве два сфокусированных луча. Правда для этого потребуется ювелирная работа по настройке оборудования.
Могу набросать механику по сведению - не слишком сложная. Главное рычаги сделать подлиннее, чтобы на миллиметр сдвига регулировочного винта было примерно десятая градуса угла поворота.
Сейчас пришла ещё идея - лучи один раз скрестить, а экран двигать дальше-ближе, чтобы через точку перекрестия проходил.
С чего вы решили, что физики так считают? Любые лучи - это волны. Волны хоть света, хоть водные, хоть звуковые имеют общие для них законы взаимодействия. Они складываются, вычитаются, делятся и умножаются. Например, белый луч солнца раскладывается на составляющие цвета именно потому, что сначала они сложились. В музыке тоже известен белый шум. На воде, по-моему - это мёртвая зыбь, если не ошибаюсь.
И уж про "Гиперболоид инженера Гарина" вам следует знать. Там лучи складываются в очень сильное излучение, способное плавить камни. Если уж писатель знал об этом, то физики - тем более.
Там у Вас какая-то цифра потерялась между символами "минус" и "5"
0.00001
Альтернативным физикам -изучать вриль и арийскую магию
Это не альтернативная физика, а обычный демонстрационный эксперимент.
Объясните наблюдение спиральной структуры.
Это артефакт структуры внутренней поверхности иглы?
Т.е. это какие-то остаточные следы от технологии изготовления игл?
Было бы неплохо понимать, для начала:
1) технологию производства этих игл;
2) что из себя представляет внутренняя поверхность игл.
Может, кто из читателей АШ знает, если ТС не сможет ответить на эти вопросы.
Я в своем эксперименте использовал самые обычные медицинские иглы и дешевую аккумуляторную указку.
Если у вас есть супернавороченный современный лазер и тонкие трубочки с идеальной внутренней поверхностью, то вы можете провести собственный эксперимент и получить идеальную картинку без артефактов.
К сути дела всё это не имеет никакого отношения: на рисунке 3 видны узкие полоски – результат взаимодействия лучей.
Есть такой параметр лазерного излучения - длина когерентности.
Для очень крутых ПП лазеров это до 1 км.
Для дешёвых лазеров это в пределах 10 метров.
Для очень дешёвых может быть и ещё меньше.
На этом можно поиграть.
Т.е. если длина вашей иглы больше длины когерентности, вы не увидите вашей интерференционной картинки.
Будет как с солнечным светом.
Объяснения привираются к результату.
По поводу когерентности света можно сказать следующее: теоретики заврались еще в начале XIX века и с тех пор несут ахинею.
В солнечном луче вообще все фотоны разные: у каждого собственная поляризация и собственная длина волны. И ни щель, ни светофильтр, ни поляризатор не могут сделать когерентным солнечный свет.
Интерференцию же при использовании солнечного света, тем не менее, наблюдали.
В указках используется выбраковка, как правило, из-за расходимости луча или наличия других дефектов(оптических - очень часто, они визуально заметны)
В указках используется не выбраковка, а просто недорогие (благодаря массовому производству) лазерные диоды.
К проблеме когерентности света это не имеет никакого отношения.
Луч будет когерентным только до первой встречной линзы, а линза в указке стоит прямо возле диода.
И уж тем более никакой когерентности не будет после прохождения луча сквозь иглу.
Интерференционные полоски на рисунке 3 тем не менее присутствуют.
Однако вы в качестве излучателя взяли лазер, а не светодиод, у которого длина когерентности ещё гораздо меньше.
Когерентность излучения указки хорошо видна, если луч направить на гладкую поверхность.
Там чётко видны интерференционные полосы. От светодиодного фонарика таких полос нет.
И от простого светодиода интерференционных полос тоже нет.
Как же физики за двести лет всем головы задурили с этой когерентностью света!
Жуть кошмарная!
Сами запутались и миллиардам людей головы заморочили!
Не может быть у обычного светодиода никакой «длины когерентности» вообще, потому что все фотоны в его излучении разные, имеют разную длину волны и излучаются в произвольные моменты времени.
В эксперименте по взаимодействию фотонов важна не когерентность, а одинаковая длина волны и небольшая величина угла, под которым сходятся их траектории движения.
У нас вдоль тротуаров установлены фонари со светодиодными лампами, защищёнными рубчатыми стёклами. И вот ночью падающая на асфальт от листвы и веточек тень рассекается на полоски - ровно по шесть полосок. Я так понимаю, это от стекла, фонари вообще плоско-выпуклые, тыльная сторона металлическая.
Откройте для себя понятие модуляции. Только вот модулированность источников делает результат ещё более очевидным и драматичным. Причем в основном для последователей Гегеля, для которых теоретические выкладки имеют большую склонность к реальности, чем экспериментальные. Как говорится "Не сотвори себе кумира...не поклоняйся ему и не служи."
Кстати, попробовать провести такой же опыт со световодами.
На выходе световода получается рассеянный свет, а в эксперименте нужны направленные лучи.
Тогда опыт надо проводить в вакууме, потому что воздух тоже рассеивает.
Это разве не "опыт Юнга" (двухщелевой интерферометр). Только вместо щелей у вас отверстия в металлических иглах, а их поверхность очень шершавая и зеркальная, хоть мы это не чувствуем и там много переотражений
На опыты меня вдохновляет личным примером персонаж из мемуаров Фейнмана:
Смог же в конце концов лейтенант как-то объяснить молодым зазнайкам суть проблемы …
Объясняю суть своего эксперимента еще раз: фотон может походить через две щели, если препятствие тонкое, а щели расположены близко.
Пройти через две параллельные металлические иглы фотон не может.
На экране мы видим результат взаимодействия разных фотонов, имеющих одинаковую поляризацию и длину волны.
Фотон не "частица" как шарик с размерами, это минимальная порция энергии, "волна" короче
Нужно провести эксперимент более комплексно с разными длинами трубок, делителем, можно провести лучи через очень длинное оптоволокно
Считаете нужным – делайте!
И наверно таки сделаю, чуть позже... (нужно отовариться)
У фотона нет размера и нет формы. Это очевидно, так как фотон частица и волна одновременно. Вы измеряете момент - нет координаты. Измеряете координату - нет момента. Гейзенберг и его неопределённость. Как вы рассчитываете найти форму у того который вне этих понятий? Какой шарик, если у него скорость 330 000 км в секунду ?
Вы его форму как измерять будете, каким прибором ? ))))
Как же надоел этот иезуитизм в Википедии.
Фотон – это радиоимпульс.
Форму имеет не фотон, а временная диаграмма электромагнитных колебаний. Процесс излучения фотона довольно длительный, но по времени – ограниченный. Сколько всего периодов колебаний насчитывается на этой диаграмме? Тысячи? Миллионы? Является это число константой или зависит от длины волны фотона?
Размеры имеет не фотон, а область локализации в пространстве этого сгустка энергии. Эта область для фотона видимой части спектра имеет до нескольких миллиметров в толщину (то есть в диаметре) и несколько десятков сантиметров (а возможно и несколько метров) в длину.
Может всё же электромагнитная волна, а? А то простые радиоволны через безвоздушное пространство космоса не проходят.
Радиоволны – это и есть электромагнитные волны. Проходят они через космос точно так же, как и свет. Про радиотелескопы слышали?
Фотон – это не просто электромагнитная волна, а узконаправленная волна. Как у сотовых телефонов, только еще лучше – совсем не рассеивается по мере движения в пространстве.
Что-что простите? Какие такие простые радиоволны, которые через безвоздушное пространство космоса не проходят? А радиосвязь как работает?
Или вы что-то очень неправильно объяснили или одно из двух.
Ну я так это всё и имел в виду (мне просто было лень расписывать и еще ленивее лезть в Физику т.к Kvg всё равно не будет слушать. У него это "радиоимпульс" который он всё ловит)
Сказал "волна" подразумевая вот это, криво получилось...
Меньше же, для простоты 300k (299 792 458 м/с если точно)
Он пройдёт. И через миллион и триллион иголок пройдёт. Один и во все возможные стороны. Он что то при этом потеряет конечно, но он испустится без ограничений во всю среду вокруг. Только вы это на бумаге не увидите.
Фотон – это узконаправленный радиоимпульс.
После излучения электроном фотон может двигаться только в каком-то одном направлении.
Ага , узконаправленный )) Чем он узконаправлен когда испускается электроном , если даже у электрона нет ни места ни координаты, ни времени? Фотон это всё же волна. Его путь не имеет точно определённого направления, так как распространяется в пространстве хоть куда, до первого препятствия. (преломление, отражение, рассеивание)
Вы летом можете попробовать в воде стукнут камнями друг об друга. Пусть ваши знакомые встанут от вас со всех сторон и нырнут в этот момент в воду. Я уверяю вас , что волну от удара камней услышат все вокруг вас.
Ну это так. Речь ведь идёт о совершенно неопределённой сущности.
Вам нравится представлять фотон в виде пули или камушка, так и представляйте. Ему от этого ни холодно, ни жарко. Он летит (если можно так сказать, куда он хочет) и если ему не мешать щелями, зеркалами или линзами, то соответственно по всему пространству.
На то он и волна.
Откуда вы заимствовали странное утверждение о том, что фотон распространяется во все стороны?
Своей головой думайте хоть немного!
В работах средневековых авторов со ссылкой на труды Аристотеля утверждалось, что «у мухи восемь ног». Когда в XVIII веке биологи стали бороться с этой чушью, выяснилось, что ничего подобного Аристотель в своих работах не писал: ученые-халтурщики заимствовали нелепое утверждение о восьминогих мухах друг у друга.
Тут думай не думай, а это свойство безмассовой частицы. Если нет массы , то нет и времени. Нет времени , то нет и пространства. Нет пространства нет ни расстояний , ни направлений. В его отсчёте, он (фотон) родился и умер одновременно ни куда вовсе не двинувшись, так как само пространство сжалось пред ним на длину его жизни. Т.е. в ноль. СТО .
Было бы всё по другому, вы бы к примеру далёкие звёзды ночью не увидели бы. Так , молоко было бы.. туман.
У фотона нет вообще ни каких сторон направления движения. Для вас или для меня может и есть, если мы его наблюдаем. А для него нет. Для него и пространства как такового нет в виде расстояний и направлений. Пространство для него равно ему же.
То что мы придумываем его визуализацию , направление или ещё что-то , это только так нам хочется его представить. Так уж наш мозг устроен.
В одном комментарии вы сразу две химеры XX века упоминаете: корпускулярно-волновой дуализм и Теорию относительности Эйнштейна.
Химера – это халтура, криво слепленная из несовместимых друг с другом кусков.
Химеры сами по себе не жизнеспособны, но жрут в три горла время и ресурсы, которые им регулярно приносят в жертву.
Не смотря на все жертвоприношения, за сотню лет химеры сгнили и начинают разваливаться на куски. Результаты в экспериментах с однофотонными источниками излучения физики получили такие, что уже могут смело сдавать на утилизацию старые книги по квантовой механике и начинать писать новые.
Запись, растолкав других достойных претендентов, ворвалась в лидеры по читаемости. Сим повелеваю - внести запись в реестр самых читаемых за неделю.
Есть такая игрушка детская.
Называется калейдоскоп.
Вот именно его вы и сделали.
Но только из двух трубок.
Получилось два калейдоскопа.
Посмотрите как свет ведёт себя в оптоволокне. Он не проходит по середине волокна. Он всегда отражается от стенок к стенке.
Это калейдоскоп. Свет отражался от стенок внутри иголок, от стенки в стенку, вот вы и получили кольца на ватмане.
Именно поэтому в экспериментах щелей используют очень и очень тонкие пластины.
Что бы не было внутренних переотражений.
Страницы