Energiedispersion im Doppelspaltexperiment von Young

Wenn Sie in Youngs Doppelspaltexperiment das Beugungsmuster sehen, warum lässt die Intensität des Lichts nach, wenn Sie sich vom zentralen Maximum entfernen? Ich denke, es hat etwas mit dem Welle-Teilchen-Dualismus zu tun, aber ich bin mir nicht sicher, und mein Lehrer hat keine Ahnung. Sehen Sie sich die Bilder unten an, um zu sehen, wovon ich spreche. Wo geht diese Energie hin? Ich spreche nicht vom eigentlichen Interferenzmuster, sondern von der Intensität des Lichts.

Energieverteilung

Beugungsintensität am Doppelspalt
(Quelle: cyberphysics.co.uk )

Es fehlt an Intensität. Alle Energie, die durch den Schlitz geht, landet auf dem Schirm.

Antworten (1)

Die Antwort, die ich zuvor gegeben habe, war falsch, wie CuriousOne freundlicherweise darauf hingewiesen hat. Das Nachlassen der Intensität liegt nicht daran 1 / R 2 Lichtabfall, da die Beugungsformeln ohnehin nur für kleine Winkel gelten.

Zunächst einmal geht aus der zweiten Zahl in der Frage hervor, dass das einzig Relevante die Beugung und nicht die Interferenz ist; das heißt, wir könnten genauso gut einen einzelnen Schlitz betrachten. Da dies nur ein Wellenphänomen ist, kommt der Welle-Teilchen-Dualismus nur ins Spiel, wenn Sie glauben, dass Licht aus Teilchen besteht (was es mit einer bestimmten Definition von "Teilchen" auch ist), aber das brauchen wir hier nicht ; das klassische Wellenverhalten des Lichts kann dies sehr gut erklären.

Die Hauptidee ist, dass die Phasendifferenz zwischen allen Strahlen, die aus verschiedenen Teilen des Schlitzes kommen, immer größer wird, je weiter wir uns von der Mitte des Beugungsmusters entfernen. Wenn wir uns sehr nahe am Zentrum befinden, sind die Strahlen fast gleichphasig, und wenn wir uns ein wenig bewegen, sind sie immer noch fast gleichphasig. Aber wenn wir uns weiter bewegen, geraten sie ein wenig aus der Phase, und die Interferenz zwischen ihnen lässt die Intensität sinken. Je weiter wir uns von der Mitte entfernen, desto größer wird die Phasendifferenz; und da die Abhängigkeit der Phase vom Abstand vom Zentrum (oder Winkel) für alle Strahlen unterschiedlich ist, werden sie nicht wieder in Phase kommen (wie es passieren würde, wenn wir zwei sehr schmale Spalte hätten). Einfach gesagt,

Obwohl es sinnvoll erscheint, ist es als Erklärung einfach falsch. Sie können einen kreisförmigen Schirm um den Spalt herum anordnen (in diesem Fall r = const.) und Sie werden immer noch das gleiche Muster beobachten. Die Abszisse auf diesen Diagrammen ist nicht r, sondern ein Winkel. In den meisten Bildern, die den Effekt darstellen, wird die geometrische Verzerrung aufgrund eines flachen statt eines kreisförmigen Bildschirms als Phänomen zweiter Ordnung einfach ignoriert.
@CuriousOne: Das ist ein guter Punkt; Ich denke, ich fand die Erklärung auch sinnvoll und beließ es dabei. Ich werde versuchen, es morgen zu reparieren.
@JavierBadia: Um ehrlich zu sein, kann ich mich an kein einziges Lehrbuch erinnern, in dem die geometrische Verzerrung, die beim tatsächlichen Experiment mit einem Flachbildschirm auftreten kann, ausführlich behandelt wurde. Das kam mir immer seltsam vor, da es nicht schwer ist, darauf hinzuweisen, dass die tatsächlichen Winkel normalerweise klein sind, also spielt es keine Rolle ... aber anscheinend nimmt sich niemand die Zeit, darüber zu diskutieren. Ich würde gerne ein Zitat von einem Buch bekommen, das dies tut.
Energiedispersion im Doppelspaltexperiment von Young
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