Doppelspaltexperiment und elektromagnetische Wellen

Beim Doppelspaltexperiment sieht man die elektromagnetischen Wellen als gekrümmte Linien, die durch beide Spalte gehen und sich gegenseitig stören.

Aber sehen elektromagnetische Wellen nicht so aus ?

Also drei Fragen

1: Was stellen die gekrümmten Linien im Doppelspaltexperiment dar, sind es die EM-Wellen? Wenn ja, warum sind sie so?

2: Warum kann man sich Licht als eine Wasserwelle vorstellen, die sich in alle Richtungen nach außen ausbreitet? (wie im Doppelspaltexperiment)

3: Ich habe gehört, wenn Sie einen Detektor an den beiden Schlitzen anbringen und sehen würden, durch welchen Schlitz die Photonen gehen, würden die Photonen kein Interferenzmuster zeigen, ist das wahr? Wenn ja, was verursacht es?

Vielen Dank im Voraus für die Antworten.

Das erste Bild ist schlecht, weil die Wellenfronten rechts nicht aus der Mitte der Spalte kommen.
Das zweite Bild ist eine Überlagerung. Die Felder oszillieren nicht, sie rotieren: physical.stackexchange.com/questions/360638/…

Antworten (1)

In Ihrem ersten Link stellen die gekrümmten Linien Wellenfronten dar: Oberflächen, auf denen die Phase der sich ausbreitenden Welle konstant ist. Die Welle an einem Spalt hat die Phase der Welle an diesem Punkt, die in den Spalt eintritt. Stromabwärts hängt die Phase von der Entfernung ab, die vom Schlitz zurückgelegt wird, sodass die Oberflächen mit konstanter Phase sphärisch sind. Das Diagramm im Link zeigt einen Schnitt durch die sphärischen Wellenfronten, daher die Kreisbögen.

In Ihrem zweiten Link veranschaulicht das Bild die Beziehung zwischen dem elektrischen Feld und dem magnetischen Feld an einem Punkt im Feld einer sich ausbreitenden EM-Welle. "Phase" würde der Position entlang der Achse entsprechen, die eine Zeitachse ist.

Fast jede Art von Welle ist analog zu Lichtwellen. Wir verwenden Wasserwellen als Analogie, weil jeder mit Wasserwellen vertraut ist.

Eine gute Erklärung dafür, was das Verschwinden des Interferenzmusters verursacht, wenn irgendetwas unternommen wird, um zu erkennen, durch welchen Schlitz ein Photon geht, erfordert eine Diskussion der Quantenmechanik. Man könnte es sich aber so vorstellen: Wenn man weiß , durch welchen Spalt das Photon gegangen ist, dann kann es nicht durch beide Spalte gegangen sein. Nur wenn das Photon beide Spalte passiert, kann sich ein Interferenzmuster bilden .

Man sollte vorsichtig sein, Licht mit Wasserwellen zu vergleichen. Ein Lichtblitz breitet sich aus und hinterlässt eine vollständige Dunkelheit in der Mitte. Mit anderen Worten, Licht wird nicht vom leeren Raum zurückreflektiert. Die Wasserwellen verhalten sich umgekehrt.
Ein großer Unterschied zwischen Lichtwellen und Wasserwellen besteht darin, dass die Geschwindigkeit einer Wasserwelle größer ist, wenn die Wellenlänge länger ist. Das gilt nicht für Lichtwellen, die sich im Vakuum bewegen.
Richtig, aber was ich meine, ist, dass die Rückwelle (eine Reflexion vom Medium, einschließlich Vakuum) nur in einer ungeraden Anzahl von räumlichen Dimensionen aufgehoben wird. Ihre Taschenlampe in einem 2D- oder 4D-Universum würde Sie durch den Lichtstrahl blenden, der vom leeren Raum zu Ihnen zurückreflektiert wird. Lass einen Stein in einen See fallen (2D). Die Welle geht kreisförmig aus, aber das Medium (Fläche) in der Mitte wird nicht wie bei 3D mit Licht oder Ton völlig ungestört gelassen.
Ich habe nicht gelesen, dass Wasserwellen von ungestörtem Wasser reflektiert werden und zu ihrer Quelle zurückkehren. Können Sie einen Link zu einer Referenz angeben?
Ich habe den "Kronjuweleneffekt" und ähnliche Dinge gesehen, bei denen ein Wassertropfen, der in ruhiges Wasser fällt, scheinbar neu geformt und wieder nach oben geschossen werden kann. Ein solches Verhalten ist auf Nichtlinearitäten in der Wasserdynamik zurückzuführen. Solange die Störungen klein sind, verhalten sich Wasserwellen "vernünftig".
Es geht nicht speziell um Wasser. Jede Rückwelle hebt sich in einer geraden Anzahl von Dimensionen nicht vollständig auf. Hier ist eine Erklärung von Kevin Brown: mathpages.com/home/kmath242/kmath242.htm - Und hier ist der Wiki-Link: en.wikipedia.org/wiki/… - Ich vermute hier, aber basierend auf dem oben Gesagten, wenn Sie Lassen Sie einen Stein in einen schmalen, geraden Kanal mit Wasser fallen, die Welle sollte sich in beide Richtungen bewegen und das Zentrum ungestört lassen (anders als auf einer 2D-Wasseroberfläche).
Danke, verstanden. Wasserwellen sind zwei-plus-1-dimensional, während Licht 3-plus-1-dimensional ist. Jetzt hast du mich neugierig gemacht. Ich habe noch nie bemerkt, dass sich Licht in einem 2D-Wellenleiter seltsam verhält. Und ich frage mich, ob sich Oberflächenplasmonresonanzen seltsam verhalten, da sie sehr zweidimensional sind.
Doppelspaltexperiment und elektromagnetische Wellen
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