Amplitude, konstruktive und destruktive Interferenz in der realen Welt, in Quantenwellen

Eine Glühbirne sendet einen Strom von Photonen mit unterschiedlichen Wellenamplituden aus. Wenn wir mehr Glühbirnen im Raum hinzufügen, wie können wir dann einfach annehmen, dass die Lichtintensität auf ein höheres Niveau ansteigt; das würde die wellenamplitude erhöhen? Gibt es in den Wellen nicht ein breites Spektrum an konstruktiven und destruktiven Interferenzen? Ist es also nicht genauso gut möglich, dass alle Interferenzen destruktiv sind? Offensichtlich ist das falsch, aber wie verstehen und berechnen wir die konstruktive oder destruktive Interferenz in der realen Welt, wo wir eine Reihe von Quellen haben?

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Normale Lichtquellen senden Photonen mit unterschiedlichen Frequenzen/unterschiedlichen Wellenlängen aus. Daher wäre die Schlussfolgerung auf den winzigen Bruchteil der Photonen beschränkt, die zufällig die gleiche Frequenz haben. Auch das Interferenzstreifenmuster (dh die Orte heller und dunkler Flecken) hängt von der Frequenz der interferierenden Photonen ab, und somit sind die von Photonen unterschiedlicher Frequenzen erzeugten Muster unterschiedlich, ohne dass ein kumulativer Nettoeffekt zu beobachten ist.

Es ist auch wichtig zu erkennen, dass die Interferenz die Gesamtintensität des Lichts nicht verändert. Selbst wenn wir also zwei Lichtquellen mit gleicher Frequenz haben (wie im Doppelspaltexperiment) und wir ein Interferenzmuster beobachten, geht eine Abnahme der Intensität an einer Stelle immer mit einer Zunahme an einer anderen einher. Andernfalls wird keine Energie gespart.

Das Problem wird durch die Tatsache gerettet, dass die Leistung das Quadrat des Feldes ist. Wenn die 1. Quelle ein Feld hat E 1 , dann ist die durchschnittliche Intensität

ICH 1 = 1 2 C ϵ 0 | | E 1 | | 2

Wenn Sie eine weitere zufällige Quelle hinzufügen, E 2 , Dann:

ICH = 1 2 C ϵ 0 | | E 1 + E 2 | | 2
ICH = 1 2 C ϵ 0 ( | | E 1 | | 2 + | | E 2 | | 2 + 2 E 1 E 2 )
ICH = ICH 1 + ICH 2 + C ϵ 0 E 1 E 2

Es gibt also einen Interferenzterm, aber wenn Sie ihn über alle Feldrichtungen zeitlich mitteln, ist er Null.