A jelenlegi modern fizika több mint 100 éves. Ma már inkább gátja, mint segítője a tudomány fejlődésnek. Szükség van tehát egy új fizikára. De milyen is lesz ez az új fizika? Erre keressük a választ.
Az egyik atom kibocsát egy kb. 3 méter hosszú hullámvonulatot, amelyben van kb. 7 millió rezgés (elemi hullám). Mivel az atomból a hullám minden irányban terjed, mindkét réshez ugyanez a hullámvonulat érkezik meg. A résekben keletkezik két különálló hullámvonulat, mert a keskeny rés másodlagos fényforrásként viselkedik, ami miatt a két különálló hullámvonulat örökli ez eredeti hullám fázisát. Tehát a rések után kapsz két különálló hullámvonulatot ugyanazzal a fázissal.
Azt írtad, hogy eddig érted. Akkor folytassuk!
Ez a két hullámvonulat kerül interferenciába, mert az öröklés miatt a frekvenciájuk és fázisuk azonos lesz, ezért lesznek koherensek. Emellett még a két hullámvonulat hosszúsága is ugyanaz lesz. Ez a két azonos hosszúságú koherens hullám fog találkozni, amiből majd a látható kép kialakul.
Tehát a hullámvonulat a saját ikerpárjával interferál. Utána az atomból jön a következő hullámvonulat, a réseken ő is kettéválik, és ő is majd a saját ikerpárjával fog interferálni. Mivel azonban az egymást követő hullámvonulatok ugyanabból az atomi átmenetből származnak, minden hullámvonulat ugyanazt az interferenciaképet adja kb. 10 nanoszekundum időtartamra.
Ezek a pillanatnyi interferencia-képek állnak össze egy tartós, jól látható intrerferencia-képpé.
Egy kicsit tovább részleteztem.
Mindez akkor igaz, ha a két ikerhullám nem csúszik el egymáshoz képest, vagyis éppen lefedik egymást a találkozáskor. Ha ugyanis a két hullámvonulat elcsúszik egymástól, akkor eltűnik az interferenciakép. Vajon miért?
Azért, mert a hullámvonulat elején és végén a frekvencia (és ezáltal a fázis sem) tökéletesen azonos. Van egy kicsi eltérés, ezért szélesednek ki a spektrumvonalak, amit sávszélességnek hívnak. Azt a távolságot nevezik "koherenciatávolságnak", amelynél a két hullámvonulat egymáshoz képesti elcsúszása éppen eltünteti az interferenciaképet. Ez akkor következhet be, ha az egyik hullámvonulat hosszabb utat jár be (a réstől vagy a féligáteresztő tükörtől a találkozásig), mint a másik.
Minél nagyobb a sávszélessége a fénysugárnak, annál kisebb a koherenciatávolság.
Így van. Ezeknek eltérő lesz a frekvenciája, fázisa, és a rezgési síkja.
"Monokromátorral kiválasztunk egy frekvenciát."
Oké, válasszuk ki valamelyik atomi átmenetből származó frekvenciát.
"Igen ám, de az egyes atomok által kibocsátott hullámok fázisa bizonytalan, véletlen."
Így van, a fázisa is és a rezgési síkja is véletlenszerű.
"Távolodva a fényforrástól, amikor már nagyon hegyes látószögben érkezik a fény a résekhez,
hogyan alakul ki a koherencia?"
A következő módon:
Az egyik atom kibocsát egy kb. 3 méter hosszú hullámvonulatot, amelyben van kb. 7 millió rezgés (elemi hullám). Mivel az atomból a hullám minden irányban terjed, mindkét réshez ugyanez a hullámvonulat érkezik meg. A résekben keletkezik két különálló hullámvonulat, mert a keskeny rés másodlagos fényforrásként viselkedik, ami miatt a két különálló hullámvonulat örökli ez eredeti hullám fázisát. Tehát a rések után kapsz két különálló hullámvonulatot ugyanazzal a fázissal.
Eddig érthető?
Ez a két hullámvonulat kerül interferenciába, mert az öröklés miatt a frekvenciájuk és fázisuk azonos lesz, ezért lesznek koherensek. Tehát a hullámvonulat a saját ikerpárjával interferál. Utána az atomból jön a következő hullámvonulat, a réseken ő is kettéválik, és ő is majd a saját ikerpárjával fog interferálni. Mivel azonban az egymást követő hullámvonulatok ugyanabból az atomi átmenetből származnak, minden hullámvonulat ugyanazt az interferenciaképet állítja elő kb. 10 nanoszekundum időtartamra.
Ezek a pillanatnyi interferencia-képek állnak össze egy tartós, jól látható intrerferencia-képpé.
Ha eddig érted, akkor azt is elárulom, hogy mi a koherenciahossz.