поржали Вы над словом "раструб", а оно может и не очень удачное, но понятное. И замечу, сами Вы более подходящего слова не подобрали, а пользовались моим "раструбом".
Не велика разница, пришел ли в раструб единый плоский фронт или куча отдельных синхронных фотонов, так и так из каждой точки раструба излучится вторичная сферическая волна.
" синусоида превратилась бы в какую-то периодическую кривую случайной формы, но с тем же периодом как и у изначальной синусоиды." А вот тут и у меня есть повод поржать. Если Вы складываете синусоиды одинаковой частоты, но разной амплитуды и фазы, то всегда получите в сумме синусоиду (той же частоты), а не кривую случайной формы.
----------------------
Про двухщелевой эксперимент с датчиками море инфы, ну вот, хотя бы. Почему Ваша скачущая капелька проходящая через 1 щель должна почувствовать детектор, установленный на 2 щели? Допустим детектор исказит волны проходящие через 2 щель, ну может от этого сдвинутся максимумы, но интерф-ия должна остаться все равно. Если интерф-ия пропадает, то это значит что-то изменилось кардинально. Но что? Волна сколлапсировала в частицу, обнаружив датчик, и дальше полетела как частица? Говорят это потому, что при измерении меняется состояние частицы, любое измерение воздействует на систему. Да, но разгоняющий и фокусирующий электроды в пушке тоже воздействуют на электрон, но это воздействие не убирает интерф. почему-то. Чем воздействие при измерении отличается от воздействия при разгоне?
"
словом "раструб", а оно может и не очень удачное, но понятное. И замечу, сами Вы более подходящего слова не подобрали, а пользовались моим "раструбом"" - Потому и писал "раструб", что писал для Вас, а Вам это слово понятное, а говорить с людьми нужно на понятном для них языке. А вообще, для морды лазера толком и нету устойчивого термина. Иногда говорят, выходное зеркало, иногда полупрозрачное зеркало, часто просто "выход". Если используется коллиматорная линза, то могут говорить "коллиматор". "Раструб" маленько сантехнически звучит.
"
Не велика разница, пришел ли в раструб единый плоский фронт или куча отдельных синхронных фотонов, так и так из каждой точки раструба излучится вторичная сферическая волна." - с точки зрения формирования геометрии луча после выхода из лазера и дифракционной картины на экране, действительно, не важно. Но тут Вы немного выкручиваетесь (и правильно делаете, я тоже всегда выкручиваюсь, поэтому у меня и оценки за экзамены в институте были хорошие при неадкватных знаниях). Раньше Вы говорили, что луч лазера, дескать, особо узкий и параллельный аж на расстоянии типа 10 км именно вследствие его когерентности и одинаковости всех фотонов, равномерно (или как распределены излучающие атомы) распределённых по объёму лазера. Я же сказал, что когерентность ни при чём. И луч лазера ничуть не более узок и не более параллелен, чем луч стандартного источника, надлежащим образом обработанного, сфокусированного и усечённого диафрагмами.
Народ в это не верит, просто потому, что пока мы получим такой узкий луч от спонтанного источника, у него от мощности почти ничего не останется, ибо там изначальное излучение изотропно и с большой поверхности. Чтобы получить очень узкий луч от спонтанного источника, его надо сделать сильно точечным, т.е. очень маленьким в размере - здесь и основная потеря мощности. В случае же лазера почти 100% излучения, и при том с очень большого объёма, сразу излучается в одном направлении плоско-параллельным фронтом, который легко собрать линзами и сузить по диаметру до оптимального размера (об этом размере я писал выше). Дальше уже начинается преобладание геометрически-волновой дифракции, против которой мы бессильны. Отсюда и такая высокая концентрация энергии в узком пучке - излучение собирается с огромного (по сравнению с точечным спонтанным источником) излучающего объёма.
Еще, с точки зрения квантовой механики, стимулированно излучённые фотоны не просто когерентны, хотя при этом якобы находятся в разных точках пространства, а именно находятся в одном квантовом состоянии и неразличимы. Т.е. это как бы один огромного размера мультифотон, занимающий собою сразу весь объём резонатора лазера.
Фотоны - это бозоны, они "конденсируются". Электроны проводимости в металле, которые не могут быть два в одном квантовом состоянии, обязаны быть в разных точках проводника, в каждый конкретный момент "числясь" за разными атомами кристалла. Так они дают обычную слабую проводимость. Но когда они в кристалле объединяются в пары (а они, будучи в кристалле, всегда хотят объединиться в пары), точнее, когда их пары не разрушаются фононами, они тоже становятся бозонами, конденсируются в одном кв. состоянии и ведут себя как один огромный биэлектрон-бозон, который находится сразу везде в проводнике, и возникает сверхпроводимость.
В принципе, конечно, каждый единичный фотон, в некоторой степени, занимает весь объём лазера, независимо от своей когерентности с другими фотонами. Но у отдельного фотона спектр изначально не идеально узкий из-за принципа неопределённости Гейзенберга ΔEΔt =
h, так как спонтанный фотон всегда излучается атомом в течение конечного времени, а не вечно долго. Из-за этого ненулевого ΔE у него возникает и ненулевое Δp (неопределённость по импульсу), которое влечёт не бесконечно большое Δх, т.е. спонтанный фотон становится не бесконечно большим, а более локализованным в Δх, т.е. занимает всё-таки не весь объём лазера.
В случае же установившегося луча лазера к первому фотону новые индуцированные фотоны присоединяются всё время, т.е. получается, что, излучение (подпитка) этого мультифотона происходит постоянно и Δt излучения стремится к бесконечности. Поэтому ΔЕ стремится к нулю, т.е. спектр становится намного более монохроматичный и спектральная линия становится чрезвычайно узкой. Но для этого нужно, чтобы расстояние между зеркалами было = целому числу полуволн, т.е. условие стоячей волны.
Короче, узкость луча лазера не есть следствие когерентности излучения лазера и не есть какая-то особенность исключительно лазера как такового. Когерентность же и монохроматичность излучения лазера, а также высокая плотность мощности по геометрическому сечению луча и в очень узком спектральном диапазоне - 100% особенность лазера. Суммарная же мощность излучения лазера (вопреки распространённым дилетантским представлениям, навязанным фильмецами про бабника Джеймса Бонда, который лучом из своих наручных часов за пару секунд перерезал танк) весьма небольшая и, конечно же, не может быть больше мощности, вводимой в лазер извне. Агенту 007, чтобы перерезать танк своими наручными часами, пришлось бы небольшую электростанцию за собой на верёвочке по рельсам возить. Размером, так, с небольшой грузовичок. Да и часики были бы размером, как минимум, с чемодан. На колёсиках, причём.
======================================
"
А вот тут и у меня есть повод поржать." - Ладно Вам, не придирайтесь. По большому счёту моя фраза "
периодическую кривую случайной формы" не так уж далека от истины. По крайней мере на 50% верна и включает в себя, среди всего прочего, и синусоиду. Я что, обязан помнить, что я там, как Вы говорите, проходил "мимо" 300 лет тому назад? Уже достижение, что я написал, что "периодическую но с тем же периодом как и у изначальной синусоиды". Причём я это придумал из головы даже без бумажки. Это что, так очевидно? Вы бы так смогли? Конечно, у Вас там на факультете "радиотехника" сложение двух гармонических колебаний одинаковой частоты - это как Отче наш. Больше Вас там ничему, как выяснилось, и не научили. Разве будет очевидно заранее не знающему челу, чему равно A
1sin(wt+φ
1) + A
2sin(wt+φ
2)?
Мне лень было лезть искать чему это равно, и для "на всякий случай" написал "случайной формы", потому что в том месте это было весьма не важно. Было бы важно, потрудился бы посмотреть. Знал когда-то, но, естественно, забыл. Зато я имею лучшее представление о дивергенции и роторе векторного поля. Хотел об этом тут простыню написать, и уже написал про градиент, а дальше про дивергенцию начал, но потом забросил. Градиент Вы, вроде бы, итак сами понимаете, поэтому про градиент тоже не стал публиковать, хотя уже и написал целую простыню. Или всё-таки опубликовать, пока у меня комменты ещё не кончились?
======================================
Так, что Вы там ещё понаписали?
Глянул в Вашу ссылку
www.ppole.ru/b_kv_1.htm . Статья большая, поэтому читать не буду, ибо Вы - комяк, а я чукча, который не читатель, а писатель. Но я успел зацепить глазом чью-то фразу "
Сама попытка вообразить картину элементарных частиц и думать о них визуально — значит иметь абсолютно неверное представление о них" некоего В. Гейзинберга. Не знаю, кто такой В. Гейзинберг, но такую же фразу случайно сказал и В. Гейзенберг, о котором я слышал. Как сказала Ваша депутатка Н.Поклонская: "Значит они оба так сказали".
Так вот, с этой его фразой, при всём к нему уважении, я как согласен, так и не согласен. Согласен в том смысле, что:
Во-первых, элементарные частицы вообще не постижимы - на то они и элементарные. Чтобы что-то изучить, необходим "инструмент" меньшего размера, способный произвести "разборку" изучаемого объекта на части, т.е. произвести его анализ. Например, хирургу нужен скальпель меньшей толщины чем то, что он собирается отрезать. Хирург не может отделить тонкий кровеносный сосуд колуном. Математическую функцию мы анализируем разбивая её на дифференциалы. А как проанализировать элементарную частицу, если она есть самое маленькое, что только существует? Никак. Поэтому людям узнать, что такое элементарная частица, действительно, никак нельзя.
Во-вторых, что уж может слабый человек, если всё, что у него есть - это его скудные мозги + земной шар?
Но, с другой стороны, В. Гейзенберг, получается, что призывает вообще не воображать и не визуализировать, ибо это заведомо абсолютно не верно. Но извините, именно благодаря способности и стремлению человека всё вообразить и визуализировать, человек достиг так многого в науке. Именно умение представить себе какую-то модель даёт возможность построить какую-то модель явления и написать формулы. Воображение - это интеллектуальный инструмент номер один человека. Далеко не все могут вообще что-либо понять без визуализации.
Хорошо, допустим Гейзенберг был особенный и умел описать частицы матрицами состояния - т.е. тупо набором чисел. Но разве их полезность можно сравнить с намного более вообразимыми синусоидами Шредингера, где частица описывается легко представляемой и легко воображаемой кривой линией в нашем привычном нам трёхмерном пространстве? Тем более, привычное людям уравнение в производных. В отличие от формализма матриц Гейзенберга.
К чему я это всё? А к тому, что всякие там поплавки я вовсе не объявляю правильной схемой мира частиц, а возможностью вживую представить по известным и наглядным картинкам, по каким принципам возможно движение частицы по волновым законам. Это очень ценно для начинающего физика и студента, чтобы ему не падать в обморок от слов "корпускулярно-волновой дуализм", а спокойно и без комплексов, что он никогда это не поймёт, браться за изучение квантухи. Сами говорили, что синусоиды э-м волны рисуют совпадающими для пущей лёгкости восприятия. И приучать к нормальности этого дуализма нужно с детского сада.
Вот, пример, когда люди обнаружили постоянные магниты, они их боялись и думали, что это волшебство. И, соответственно, даже не помышляли об их изучении, ибо волшебство выше человеческого разума. А сейчас даже дети знают, что такое магнит и играют с ним. Поэтому без проблем изучают и "понимают" магнетизм.
Поэтому я утверждаю, что любое визуальное представление чего-либо, даже имея ввиду, что это всего лишь "аналогия-пародия", очень полезна по сравнению с полным запретом это с чем-то сравнивать. Будь то шарики, поплавки, волны на море, перекличка поплавков - что угодно. Если Вам не нравятся поплавки - я не настаиваю. Придумайте себе другую картинку.
Цель такой картинки - почувствовать интуитивно явление. Тогда есть шанс, что учёный придумает какую-то модель, и есть шанс, что она окажется близкой к реальной. А пока учёный ничего себе представлять не будет - ни поплавков, ни переклички - он точно ничего не придумает. А что там творится на самом деле, человек, скорее всего, вообще никогда не узнает.
Я бы сказал, визуальные картинки типа поплавков нужны студенту-физику также как и мнемонические ассоциации для иностранных слов студенту-лингвисту. Есть известный метод запоминания иностранных слов - придумать, что это слово тебе напоминает. Например, вы не можете запомнить, что слово umbrella - это зонтик. Тогда попытайтесь себе представить картинку, как "Пара дам брела под дождём". Вообразили? Теперь вы 100% запомните, потому что визуальные образы человек запоминает на порядок легче, чем слуховые. пара д
АМБРЕЛЛА под дождём. Не нравится "Пара дам брела под дождём"? Придумайте другое, например, "Дамба горела, а дождь её потушил" - дАМБагоРЕЛЛА. Совершенно не важно, что вы придумаете, лишь бы это вам помогло запомнить. Со временем вы хорошо запомните, что зонтик - это umbrella, и необходимость в глупой мнемонической фразе отпадёт. Так и в физике, когда вы хорошо усвоите, что частица движется как волна, но в каждой точке она при этом всё равно частица, необходимость картинки поплавков отпадёт.
============================================
Про двухщелевой эксперимент при наличии датчиков я, конечно, слышал. Вопрос, почему при измерении одного из возможных состояний нарушается вся суперпозиция состояний, намного сложнее корп-волн дуализма, ибо он ещё менее интуитивный, и я о нём, честно говоря, почти совсем не думал. Придётся прямо щас с Вами что-нибудь придумывать.
"
Волна сколлапсировала в частицу, обнаружив датчик, и дальше полетела как частица?" - Это не совсем правильно. Частица всё время летит как волна. Разница лишь в том, что в случае без детекторов эта волна летит сразу через две щели и даёт полосатую картинку, а с детекторами даёт дифракционную картинку как пятно от луча лазера с кольцами.
Дальше так: Применяем опять принцип Гюйгенса. Пока частица, условно говоря, "свободная", т.е. никто её детектировать не собирается и датчиков нет, она летит как волна весь свой путь от пушки до экрана. При этом, вспоминая "метод переклички", эта частица нигде на своём пути не материализуется в частицу. А зачем? Частицы, как я говорил выше, ленивые! Природа вообще по сути ленивая и экономная, и ничего не хочет делать, если это можно не делать. Зачем частице материализоваться в какой-либо точке пространства, если у неё там нету дел? Если ей там нечего делать? Поэтому частица никуда не полетит сама, а лишь пошлёт о себе информацию типа "я могла бы пролететь в этом месте с такой-то вероятностью".
Как мы знаем, все частицы эквивалентны и неразличимы. И они нас дурят, пользуясь этим. Как близнецы-студенты дурят преподавателей, сдавая экзамены то за себя, то за брата. Мы думаем, что мы запустили частицу из своей кальной пушки и она типа как пионер старательно летит, куда мы её направили. А она, на самом деле, едва вышла за дверь кабинета начальника, так сразу дальше и никуда и не пошла. А зачем куда-то ходить, если на каждом шагу в вакууме есть такой же брат-пионер, и достаточно просто перекликнуться? Посланный Вася, выйдя за дверь, крикнет: "Эй, братаны, меня послали за пивОм вон в тот ларёк. Кто там сидит у того ларька? Коля? (Не в обиду Вам упомянут Коля, а в назидание долго отсутствовавшему николаю, тем более, он любит пивО). Коля! Через пять минут встань и возьми пивО". А поскольку на пути между Васей и Колей какие-то придурки поставили экран с 2 щелями, и Вася напрямую не видит Колю, то Васе приходится всем рассказывать о своем поручении сгонять за пивОм. Общаются же по рации. Отсюда и волновой характер распространения информации между пионерами, ибо рация излучает типа радиоволны. Пока информация дойдёт до ларька с сидящим рядом Колей, все промежуточные братья-поплавки всё поперепутают, и встанет не Коля, а кто-попало у экрана. А Васю это не смущает. Он своему начальнике, пославшему его за пивОм типа скажет: "Я не смог попасть именно к тому ларьку, там кто-то 2-щелевой экран поставил, и я заблудился".
Теперь. Допустим, начальник (т.е. физик с кальной пушкой), пославший электрон Васю за пивом, хочет проконтролировать, как Вася исполняет поручение и как бежит за пивОм, и у щели ставит свой детектор-контролёр.
Независимо от того, насколько сильно детектор исказит траекторию, точнее говоря, состояние электрона, сам факт наличия этого "контролёра" заставляет Васю "отметиться" у этого контролёра, т.е. появиться перед ним воочию, чтобы контролёр заметил его. Поэтому Васе придётся там материализоваться. Сам Вася, как мы знаем, туда не побежит, а попросит сидящего около контролёра своего брата-близнеца Иржи "посветиться" перед контролёром. Но! Вот самое главное! Раз он там материализовался, то весь его предыдущий путь, его траектория и, самое главное, что он (точнее, его братья) двигался туда как волна (точнее, перекличка велась как волна), становится не важным. И вторая щель становится не при делах. И "Вася" (точнее, выдающий себя за него его брат Иржи) начинает (продолжает) свой путь заново как из этой единственной точки, ставшей новой отправной точкой.
Т.е. не искажение траектории/состояния электрона, а факт его материализации возле контролёра ликвидирует интерференц. картину.
Пивной ларёк Вася напрямую не видит (из-за экрана с 2 щелями), а контролёра у щели видит, поэтому его первоцелью становится долететь до одной из щелей, там материализоваться, а дальше лететь как будто второй щели и не было.
Взаимодействовать с другими объектами частица может только как частица (ведь она же изначально частица). А детектирование, какое бы слабое оно ни было, это акт взаимодействия. И это требует частице материализоваться в этой точке. А раз она материализовалась в какой-то точке, она перестала быть волной. Потом она, едва минует контролёра, опять становится волной.
Вася может захотеть (для правдоподобности, и чтобы начальник не заподозрил, что Вася догадывается и видит его контролёра) пролететь и через щель, где нету контролёра. Тогда ему нужно сразу выбрать эту щель. Но как Вася узнал про контролёра у одной из щелей? Иржи ему рассказал. (Не забываем также и про усы-щупальца волновой функции.) Для этого Иржи приходилось там материализовываться в виде виртуальной частицы. Но поскольку Иржи, будучи виртуальным на тот момент, подвергся влиянию со стороны контролёра, он уже не смог просто так вернуться в вакуум. Чтобы смочь вернуться в вакуум в первозданном виде, Иржи "что-то там" излучил. И это "что-то там" проинтерферировало с Васей, и убило интерференционную полосатую картину.
Вот такие вот у меня "эротические фантазии" на скорую руку. Уж извините, я за полчаса не могу придумать "открытие века". Я сначала ещё хотел приплести тот факт, что волновая функция частицы всё время "эволюционирует", как сама по себе, так и особенно при изменении внешних условий. Но потом забыл.
"
разгоняющий и фокусирующий электроды в пушке тоже воздействуют на электрон, но это воздействие не убирает интерференцию почему-то." - А почему пушка должна убить интерф. картину? Как только эл. покинул пушку, он стал свободным куском кала, и его предыстория не относится к 2-щелевому эксперименту.
"
Чем воздействие при измерении отличается от воздействия при разгоне?" - я думаю, ничем. И там, и там, электрону приходится то и дело материализовываться на некоторое время (чтобы обменяться с электродами пушки вирт. фотонами), всякий раз теряя свою волновую предысторию, что отражается на его траектории. А интерф. картина формируется пока он летит в свободном полёте как волна.
