Frage nach der Wellennatur des Lichts

Ich zitiere aus meinem Lehrbuch: „Stellen Sie sich zwei vertikale Schlitze S1 und S2 vor, die parallel zueinander angeordnet sind, und durch die eine Schnur geführt wird. Das Ende B ist fest und A erhält senkrecht zu seiner Länge Rucke. Wenn Sie den Schlitz S2 drehen, bis es senkrecht zu S1 ist, wird die Schwingungsamplitude Null, dann ist die Welle eine Transversalwelle, andernfalls eine Longitudinalwelle."

Ich verstehe, wie das für mechanische Transversalwellen funktioniert, aber nicht für Licht. Die elektrischen und magnetischen Vektoren haben keine räumliche Ausdehnung, obwohl dies in Animationen so gezeigt wird. Die oszillierenden Vektoren zeigen nur die unterschiedliche Größe der Felder an Punkten auf dem Lichtstrahl. Ansonsten ist es so, als würde man sagen, dass sich ein physikalischer Pfeil (Geschwindigkeitsvektor) vor einem sich bewegenden Körper erstreckt, dessen Größe von der Geschwindigkeit des Körpers abhängt.

Meine Frage ist also, warum sollte die Lichtamplitude beeinflusst werden, wenn die Schwingungen keine räumliche Ausdehnung haben (wenn man bedenkt, dass nur ein Lichtstrahl durch die Schlitze geht)?

Antworten (4)

Sie haben recht, dass die Schwingungen des elektromagnetischen Feldes keine räumliche Ausdehnung haben müssen. Die Schwingungen liegen, wie Sie betonen, in der Stärke der elektrischen und magnetischen Felder. Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, fragen Sie, warum manche Objekte dann zwischen den beiden unterschiedlichen Polarisationen des Lichts unterscheiden können.

Dies liegt daran, dass anisotrope Materialien (solche, die nicht in allen Richtungen genau die gleiche Struktur haben) unterschiedlich auf elektrische Felder wirken können, die entlang ihrer verschiedenen Achsen liegen. Im Bild unten unterstützt das Material in der Mitte kein elektrisches Feld in horizontaler Richtung. Wenn Sie versuchen, ein elektrisches Feld in horizontaler Richtung aufzubauen, wird der Quelle, die versucht, es aufzubauen (in diesem Fall dem Licht), Energie entzogen. Dieses Material, das als typischer Polarisator fungiert, lässt also nur Licht durch, das in vertikaler Richtung polarisiert ist.

Es gibt andere Möglichkeiten, zwischen den beiden unterschiedlichen Polarisationen des Lichts zu unterscheiden. Doppelbrechende Kristalle haben beispielsweise einen unterschiedlichen Brechungsindex für die beiden unterschiedlichen Lichtpolarisationen. Sie lenken also die beiden unterschiedlichen Polarisationen des Lichts unterschiedlich stark ab.

Aus dem Wikipedia-Artikel über Polarisatoren

Wenn anstelle der Schnur Licht verwendet werden sollte, wird es durch beide Schlitze S1 und S2 hindurchtreten. Das Buch verwendet diese Analogie, um das Konzept der Polaroids zu erklären. (Quelle: aventalearning.com ) Das ganze String-Slit-System, das Ihr Buch zitiert, ist analog zu dem oben gezeigten Licht-Polaroid-System. Licht wird nicht durch das zweite Polaroid gehen. Ich erkläre nicht, wie Polaroid funktioniert, ich erkläre, worauf Ihr Buch abzielt.Bild

Lichtstrahlen sind keine eindimensionalen Objekte. In den Figuren sind zwar gerichtete Segmente dargestellt. Mathematisch gesehen können Sie sich eine Art unendlich kleinen Vektor vorstellen, der diese Richtung zeigt. es kann unendlich klein gemacht werden. ist das 0 dimensional klein, ich weiß es nicht. Ich glaube nicht, dass es so ist. Es hätte die Dimension dx.

Sie sind keine infinitesimalen Vektoren. Sie zeigen die Größenordnung E → Und B → . Sehen Sie dieses Bild, mehr die Länge des Vektors bedeutet mehr die Größe.
Ich weiß genau, was sie zeigen. Es scheint jedoch, dass die ursprüngliche Frage von einer Fehlinterpretation der Diagramme herrührt. Licht besteht jedenfalls nicht aus Licht von Lichtstrahlen. Das Feld variiert kontinuierlich im Raum. Zumindest in der klassischen Mechanik. Möglicherweise können Sie die Richtung des elektrischen Felds in einer Beschreibung von EM-Wechselwirkungen nicht eliminieren. Aber die Richtung des B-Feldes ist problematisch. Es ist wie Spin. Der Spin zeigt nicht senkrecht zur Dynamik. Wenn das Spining in der xy-Ebene stattfindet, sind +z und -z genauso gut.

Elektromagnetismus ist keine Handkraft. Ich glaube also nicht, dass Sie transversale Vektoren verwenden müssen. Ich habe kürzlich etwas über ein mathematisches Objekt namens Differentialform gelernt. a dx+dy ist wie der Einheitsvektor k und dx-dy ist wie -k. So kann Spin auf natürlichere Weise beschrieben werden, die nicht auf eine senkrechte Richtung zurückgreift.

Für Spin sind definitiv mehr als eine Dimension erforderlich. Mindestens zwei sind erforderlich. Ich denke, ein genaueres Bild wäre es, an einfallende Lichtschichten zu denken, anstatt an Strahlen oder Strahlen. Einem Flüssigkeitswirbel kann immer ein nach oben zeigender Vektor zugeordnet werden. Es ist nur eine wirbelnde Bewegung, es zeigt nicht nach oben oder unten. Der Drall selbst kann nicht beseitigt werden.

Es ist wahrscheinlich genauer, sich eine Em-Welle als eine Wasserwelle an den Seiten vorzustellen. Die Bewegung der Welle ist eher kreisförmig als gerade auf und ab. Was Sie also haben, ist eher wie ein sich ausbreitender Wirbel. Eine Wasserwelle ist also irgendwie polarisiert. Ich weiß nicht, ob Sie einen Polarisationsfilter für Wasserwellen entwickeln können.
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