Junga dubultsprauga. Ievads

- [Aizkadra balss] Junga dubultspraugas eksperiments

izskatījās apmēram šādi.

Ir barjera, kurā ir divi caurumi,

bet šie caurumi ir tik mazi un tik tuvu viens otram,

ka mēs tos saucam par spraugām,

un dubultsprauga, jo to ir divas.

Jungs bija angļu fiziķis, kurš pirmais

veica šāda veida eksperimentu.

Mūsdienās mēs ņemam lāzeru,

un spīdinām šo lāzeru uz dubultspraugu.

Lāzeram jābūt pietiekami platam, lai tas trāpītu abos caurumos.

Tu varētu nodomāt, ak, Dievs, vajag lielu lāzeru.

Nē, šos caurumus izveido ļoti tuvu vienu otram.

Tāpēc tos izveido ļoti tuvu vienu otram,

vai vismaz tas ir viens no iemesliem.

Otrs iemesls ir tas, ka attālumam starp

šiem caurumiem jābūt salīdzināmam.

Tam nav jābūt tāda paša izmēra vai mazākam,

bet tam jābūt apmēram tādam.

Tas nevar būt triljons reižu lielāks

par šīs lāzera gaismas viļņa garumu,

ko tu šeit raidi.

Tam jābūt apmēram tāda paša izmēra,

citādi tu neredzēsi to, par ko mēs šeit runāsim.

Tu neredzēsi interesanto ainu,

kas parādīsies.

Tev varētu rasties jautājums, ko es te esmu uzzīmējis.

Kas tas ir?

Tas nav vilnis.

Šis ir vilnis, tieši šeit.

Es domāju, ka tie bija viļņi.

Ko mēs darām tagad?

Kāpēc mums ir šāds atšķirīgs attēlojums?

Iemesls ir tāds, ka, zīmējot šo,

es varu parādīt vilni tikai vienā dimensijā.

Bet ar to nepietiek.

Šis process būs fundamentāli divdimensionāls.

Šis vilnis izplatīsies divās dimensijās,

tāpēc es to nevaru zīmēt šādi,

man tas jāzīmē šādi.

Ko attēlo visa šī līnija?

Tā attēlo viļņa kalnu.

Visur šeit ir viļņa kalns,

tātad šis vilnis aizpilda visu šo apgabalu.

Šīs līnijas attēlo vietas, kur katrs punkts

ir viļņa kalns.

Kas ir pa vidu? Jā.

Pa vidu būtu viļņa ieplaka,

jeb ieleja.

Tieši to es izmantošu.

Es izmantošu šo viļņa attēlojumu.

Tas man ļaus parādīt šī viļņa izplatīšanos

divās dimensijās labāk, nekā to varētu izdarīt šis attēlojums.

Ar šo es to nevarētu ļoti labi uzzīmēt.

Kas notiek?

Šis vilnis nāk šeit, šī lāzera gaisma nāk šeit.

Tā daļa trāpa barjerā, tā netiek cauri.

Šī daļa trāpa barjerā, tā netiek cauri.

Šī daļa trāpa barjerā, tā netiek cauri.

Vienīgā daļa, kas tiks cauri,

būtībā ir šī daļa šeit un šī daļa šeit.

Tās būs tās, kas tiks cauri.

Kas notiek?

Ko tu redzi uz sienas šeit?

Ja šis būtu ekrāns, uz kura tu varētu projicēt

gaismu, ko tu redzētu?

Naivi es būtu domājis,

labi, gaisma nāk caur šejieni, gaišs punkts.

Gaisma nāk caur šejieni, gaišs punkts.

Tu vienkārši iegūsti divus gaišus punktus, vai ne?

Nu, nē, tas nav tas, ko tu iegūsti.

Tāpēc šis eksperiments ir interesants,

jo tu neiegūsti tikai divus gaišus punktus.

Šeit tu iegūsti noteiktu ainu,

jo viļņi neiziet taisni caur šo caurumu.

Kad vilnis sastopas ar caurumu vai stūri,

tas izplatās.

Šo izplatīšanos mēs saucam par difrakciju.

Vilnis izplatīsies no apakšējās spraugas.

Tas neizplatīsies taisnā līnijā.

Tas izplatās divās dimensijās.

Tāpēc man bija jāizmanto šis viļņa zīmēšanas veids.

Tas izplatīsies arī no augšējās spraugas.

Ak, paskaties, kas notiks.

Divi viļņi pārklāsies.

Šie divi viļņi sāks pārklāties,

un tur, kur tie pārklājas konstruktīvi,

tu iegūsi gaišu punktu,

un tur, kur tie pārklājas destruktīvi,

tu iegūsi tumšu punktu.

Kur tas ir daļēji konstruktīvi, daļēji destruktīvi,

tu varētu iegūt vidēji gaišu punktu.

Kā lai mēs noskaidrojam, kas notiks?

Nu, es nevaru to uzzīmēt pietiekami precīzi,

lai tev to parādītu, tāpēc ļauj man atbrīvoties

no visa šī jucekļa, ātri, atbrīvoties no tā.

Kas nāktu ārā no apakšējā cauruma?

Tu iegūtu šo, jauku sfērisku ainu, kas nāk no šejienes.

Intensitāte varētu nebūt precīzi vienāda visur šeit,

bet es nevaru to uzzīmēt ar precīzi pareizu intensitāti.

Šeit augšā šīs daļas intensitāte

būtu mazāka nekā šīs daļas šeit,

tas ir, pakāpe, kādā tas izplatās,

bet tas man palīdzēs to vizualizēt.

Ir šis vilnis, kas izplatās,

no apakšējā cauruma.

Ir arī vilnis, kas izplatās no augšējā cauruma.

Tagad tie pārklāsies.

Uzzīmēsim abus, bum.

Viļņi pārklājas.

Tajā pašā reģionā būs

konstruktīva un destruktīva interference.

Ja tu paskatīsies, atceries, šīs līnijas attēlo viļņu kalnus,

tāpēc katru reizi, kad viļņa kalns sakrīt ar citu viļņa kalnu,

vai pa vidu, ieplaka ar ieplaku,

katru reizi, kad vilnis ir precīzi fāzē,

kad tas nonāk tajā pašā punktā,

šie visi ir konstruktīvi punkti,

tāpēc tieši pa vidu tu iegūtu lielu, gaišu punktu.

Tas ir nedaudz dīvaini.

Tieši starp šiem caurumiem būtu liels, gaišs punkts.

Kur vēl?

Nu, paskaties uz šo.

Šis ir konstruktīvs, konstruktīvs, viss ir konstruktīvs.

Tie veido līniju, rodas šīs līnijas,

konstruktīvas interferences līnijas.

Tas pats ar šo līniju, konstruktīva, konstruktīva,

visu ceļu līdz šejienei.

Uz sienas tu redzētu vairākus gaišus punktus.

Šeit apakšā, šie visi ir konstruktīvi,

jo viļņu kalni perfekti sakrīt.

Es iegūtu vēl vienu šeit.

Tu turpinātu iegūt šos gaišos punktus uz sienas.

Tie nebūtu mūžīgi.

Kādā brīdī tie sāktu izgaist.

Būtu grūti saskatīt, bet tu iegūtu

šos gaišos punktus, kas turpinās.

Kādā brīdī tie ir tik blāvi, ka tu tos nevari redzēt.

Pa vidu, nu, lai kur...

Paskatīsimies, uz kuru punktu būtu labi paskatīties?

Visur, kur viļņa kalns sakrīt ar ieplaku,

šis vilnis ir kalns tieši šeit,

bet otram vilnim, paskat,

mēs esam starp divām zaļajām līnijām,

tātad tajā punktā būs destruktīva interference,

jo viļņa kalns sakrīt ar ieplaku.

Šis būtu destruktīvs un šis būtu destruktīvs,

tāpēc starp tiem tu iegūsti destruktīvu punktu.

Tas pats ir spēkā, starp katru no šiem

perfekti konstruktīvajiem punktiem,

tu iegūtu perfekti destruktīvu punktu,

un starp tiem būtu daļēji konstruktīva,

daļēji destruktīva, tie saplūstu viens ar otru,

un tas, ko tu iegūtu, dažreiz fiziķi

zīmē nelielu grafiku, lai to attēlotu,

tu iegūsti gaišu punktu vidū.

Tas it kā attēlo grafiku

ar intensitāti nulle, un tad vēl viens gaišs punkts,

un tā atkal nokrītas līdz nullei, vēl viens gaišs punkts.

Tie kļūst vājāki un vājāki, ejot uz āru.

Kādā brīdī to ir grūti saskatīt.

Tas pats ir šajā pusē.

Nulle, gaišs punkts, nulle, gaišs punkts.

Šī ir klasiskā dubultspraugas aina,

ko tu redzēsi uz sienas,

un to izraisa viļņu interference divās dimensijās.

Kāds ir viļņu interferences noteikums divās dimensijās?

Tas pats noteikums, kas viļņu interferencei vienā dimensijā.

Atceries, tas bija šāds.

Vienai dimensijai delta X, ceļa garumu starpībai

jābūt 0, lambda, 2 lambda, 3 lambda,

un tā tālāk, tas mums dotu konstruktīvu interferenci.

Tagad, ja tu uzmanīgi klausies,

tu varētu teikt: "Pagaidi, bija taču nosacījums."

Atceries, tas bija spēkā tikai tad, ja nebija

nekādu dīvainību ar skaļruņa aizmuguri.

Mums bija jāpārliecinās, ka šie divi avoti

sākumā bija fāzē.

Vai tas attiecas uz šiem gaismas viļņiem? Jā.

Patiesībā, tāpēc mēs izmantojam dubultspraugu šādā veidā.

Tāpēc mēs ņemam vienu vilni, mēs ļaujam vienam vilnim

nākt caur šejieni.

Tādā veidā mēs to sadalām divās daļās. Kāpēc?

Jo mēs zinām, ja viļņa kalns ieiet augšējā caurumā,

tad tas pats vilnis ieiet arī apakšējā caurumā,

tas arī ir kalns.

Tas ir gudrs veids, ātrs un viegls veids,

kā pārliecināties, ka tavi divi avoti, kas nāk ārā

no šiem diviem caurumiem, ir precīzi fāzē.

Tev nav jāuztraucas par fāžu

starpību, ko rada avots.

Tev ir jāuztraucas tikai par fāžu starpību,

ko rada fakts, ka šie viļņi

veiks dažādus attālumus līdz dažādiem punktiem.

Ko es ar to domāju?

Ko šeit nozīmē ceļa garumu starpība?

Nu, ja es skatos no šīs augšējās līnijas,

vai šī augšējā cauruma, tas būtībā ir kā mūsu skaļrunis,

viens avots šeit un otrs avots šeit,

bet tie ir gaismas, nevis skaņas viļņi,

no šejienes līdz centrālajam gaišajam punktam,

vilnim no augšējā cauruma bija jāveic

noteikts attālums, un no apakšējā cauruma

līdz tam punktam vilnim bija jāveic noteikts attālums.

Būtībā šo mēs varam saukt par X1, šo garumu par X2.

Ceļa garumu starpība būtu X1 - X2.

Šo garumu starpība, un tu vari vienkārši

ņemt absolūto vērtību, ja vēlies,

bet starpības lielums starp

šiem diviem ceļa garumiem, kāds tas būs?

Tieši centrā tas

ir vienkārši delta X = 0,

jo viļņi veic vienādu attālumu,

lai nonāktu tajā punktā.

Tam ir jēga.

Tas ir konstruktīvs punkts, jo nulle

dod konstruktīvu punktu,

kad ceļa garumu starpība ir nulle.

Kā ar nākamo punktu?

Vilnim no apakšas jāveic šāds attālums.

Vilnim no augšējā cauruma jāveic šāds attālums.

Šoreiz tie neveic vienādu attālumu.

Vilnis no apakšējā cauruma veic lielāku attālumu.

Cik lielāku?

Tam jābūt nākamajam,

tam jābūt lambda.

Šis vilnis veiks...

apakšējais vilnis veiks par vienu viļņa garumu lielāku attālumu,

lai nokļūtu šajā punktā, nekā vilnis no augšējā cauruma,

jo tā ir nākamā iespēja

konstruktīvai interferencei.

Ievēro, ka no šejienes līdz turienei nav viens viļņa garums.

Tas ir izplatīts nepareizs priekšstats.

Šis attālums uz sienas starp konstruktīvajiem punktiem

nav viens viļņa garums.

Ceļa garumu starpība, ko viens vilnis

veic, lai tur nokļūtu, salīdzinot ar otru vilni,

ir viens viļņa garums.

Varu saderēt, ka tu vari uzminēt nākamo.

Nākamais, delta X, būtu vienkārši divi viļņu garumi,

un tā var turpināt.

Kā ar destruktīvajiem punktiem?

Protams, tu zini, kā to izdarīt.

Tie būs pusviļņa garumi,

lambda dalīts ar 2.

Šis būs 3 lambda dalīts ar 2,

un tā tālāk.

Šeit apakšā, ko tu iegūtu?

Nu, ja tu atbrīvotos no absolūtās vērtības zīmes

un gribētu, tu varētu sākt runāt par to, ka

šis delta X būtu mīnus viens lambda.

Šis būtu mīnus divi lambda, un tā tālāk.

Tu varētu izmantot negatīvas vērtības, ja gribētu

norādīt uz to, ka tās varētu būt zemāk

vai augstāk atkarībā no tā, kur tu atrodies

šajā interferences ainā.