If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:9:33

Видео транскрипция

Експериментът с двата процепа на Юнг е изглеждал подобно на това. Имаш бариера с две дупки в нея, но тези дупки са толкова малки и толкова близки една до друга, че ги характеризираме като процепи и "два", понеже има два процепа. Юнг бил английският физик, който пръв направил такъв вид експеримент. В днешно време взимаме лазер и насочваме светлината му към двата процепа. Лазерът трябва да е достатъчно широк, че да улучи и двете дупки. Може да си помислиш: "Господи, трябва ти голям лазер!" Не, трябва да направиш тези дупки много близки една до друга. Затова ги правиш толкова близо една до друга – или поне това е една от причините. Другата причина е, че разстоянието между тези дупки трябва да бъде сравнимо като размер. Не трябва да е същият размер или по-малък, но трябва да е приблизително такъв. Не може да е трилион пъти по-голям, отколкото дължината на вълната на светлината на този лазер, която изпращаш тук. Трябва да са приблизително един и същи размер или няма да видиш това, за което ще говорим тук. Няма да видиш интересния модел, който ще се появи. Може да се чудиш какво начертах тук. Какво е това? Това не е вълна. Това тук е вълна. Мислех, че тези бяха вълни. Какво правим сега? Защо имаме тази различна репрезентация? Причината е, когато начертах това, то ми позволява да покажа вълна в едно измерение. Но това не е достатъчно добре. Този процес ще е фундаментално двуизмерен. Тази вълна ще се разпространи в две измерения, така че не мога да я начертая така, трябва да го начертая така. Какво представлява тази цяла линия тук? Тя представлява връх. Навсякъде тук е връх на вълната, тоест тази вълна запълва цялата тази област. Тези прави представляват прави, при които всяка точка по тях е връх на вълната. Какво е в средата? В средата ще е долината на вълната, или низината. Това ще използвам. Ще използвам тази репрезентация на вълната. Това ще ми позволи да представя факта, че тази вълна се разпространява в две измерения, по-добре, отколкото първият вариант. Не успях да го начертая много добре с този вариант. Какво се случва? Тази вълна идва тук, тази светлина от лазера идва тук. Тази част стига до тази бариера, не преминава. Тази част стига до тази бариера, не преминава. Тази част стига до тази бариера, не преминава. Единствената част, която ще премине, е тази част тук и тази част тук. Това ще са частите, които ще преминат. Какво се случва? Какво виждаш на стената тук? Какво щеше да видиш, ако това беше екран, върху който можеш да проектираш светлина? Наивно бих си помислил, че светлината идва тук и има ярка точка. И светлината преминава тук, така че и тук има ярка точка. Просто получаваш две ярки точки, нали? Ами, не, не получаваш това. Ето защо този експеримент е интересен, понеже не получаваш само две ярки точки. Тук получаваш модел, понеже вълните не просто преминават директно през тази дупка. Когато една вълна стигне до дупка или ръб, тя се разпространява. Това разпространяване наричаме дифракция. Вълната ще се разпространи от тук долу. Няма да продължи в права линия. Разпространява се в две измерения. Затова трябваше да използвам тази репрезентация на вълна. Ще се разпространи и от горния процеп. Виж какво ще се случи. Ще имаш две вълни, които се припокриват. Тези две вълни ще започнат да се припокриват и където се припокрият конструктивно (усилващо), получаваш ярка точка, а където се припокрият деструктивно (намаляващо), получаваш тъмна точка. Където е полу-конструктивна, полу-деструктивна, може да получиш средно ярка точка. Как да открием какво ще се получи? Не мога да начертая това достатъчно точно, че да ти покажа, така че нека набързо се отърва от тази каша. Какво ще получиш от долната дупка? Оттук ще излезе хубав сферичен модел. Може да не е точно със същия интензитет навсякъде, но не мога да го начертая с точно същия интензитет. Тук горе интензитетът на тази част ще е по-малък от тази част тук – степента, с която се разпространява – но това ще ми помогне да визуализирам нещата. Тази вълна се разсейва от долната дупка. И от горната дупка имаш вълна, която се разсейва. Тези ще се припокрият. Нека нарисувам и двете, бум. Вълните се припокриват. В една и съща област ще имаш конструктивна и деструктивна интерференция. Ако погледнеш, помни, тези прави представляват върхове, така че всеки път един връх се подрежда точно върху един връх, или, в средата, долина върху долина, всеки път вълната е точно във фаза, когато стигне до точно същата точка, всички тези са конструктивни точки, тоест точно в средата ще получиш голяма ярка точка. Това е малко странно. Точно между тези дупки ще има голяма ярка точка. Какво друго? Виж това. Това е конструктивна, конструктивна, конструктивна интерференция навсякъде. Те образуват права, тези прави на конструктивна интерференция. Същото е с тази права, конструктивна, конструктивна, чак дотук. На стената ще видиш множество ярки точки. Тук долу всички тези са конструктивни, понеже върховете се подреждат перфектно. Ще имам още една тук. Ще продължиш да получаваш тези ярки точки на стената. Това не продължава безкрайно. В някакъв момент ще започнат да угасват. Ще е трудно да ги видим, но тези ярки точки ще продължават да се появяват. В някакъв момент те са толкова смътни, че не можеш да ги видиш. А в средата, когато... Да видим, коя точка ще е добре да разгледаме? Където един връх се подрежда с една долина, това е един връх на вълната, но за другата вълна, виж, тук сме между две зелени прави, тоест в тази точка ще имаш деструктивна интерференция, понеже върхът се подрежда с долината Това ще е деструктивна интерференция и това ще е деструктивна интерференция, тоест тук в средата получаваш деструктивна точка. Същото е вярно между всяка от тези перфектно конструктивни точки – ще получиш перфектно деструктивна точка и между тях ще е полу-конструктивна, полу-деструктивна интерференция, те ще се слеят една в друга и това, което ще получиш – понякога физиците чертаят малка графика, за да представят това – получаваш ярка точка в средата. Това е като да представяме графика с интензитет от 0, а после друга ярка точка, после отново слиза до 0, друга ярка точка. Стават по-слаби и по-слаби, докато излизаш навън. В някакъв момент е трудно да ги видиш. Същото е и от тази страна. 0, ярка точка, 0, ярка точка. Това е класическият модел на двата процепа, който ще видиш на стената, и е причинен от интерференция на вълните в две измерения. Какво е правилото за интерференция на вълните в две измерения? Същото правило като за интерференцията на вълните за едно измерение. То беше това, спомни си. За едно измерение делта х, разликата в дължината на пътя, трябва да е 0, ламбда, 2 ламбда, 3 ламбда, т.н., за да ни даде конструктивна интерференция. Ако внимаваш, може да кажеш: "Чакай, имаше едно условие." Спомни си, това е вярно, само ако няма шантава промяна със задната част на тонколоната. Трябваше да се уверим, че в началото тези два източника са във фаза. Вярно ли е това за тези светлинни вълни? Да. Всъщност затова правим експеримента с два процепа по този начин. Затова взимаме една вълна, оставяме една вълна да премине. По този начин я разделяме на две части. Защо? Понеже знаем, че един връх влиза в горния отвор, същата вълна влиза в долния отвор, това също е връх. Това е бърз, лесен начин да се увериш, че двата ти източника, излизащи от тези дупки, са точно във фаза. Не е нужно да се притесняваш за разлика във фазата, причинена от източника. Трябва да се притесняваш само за разликата във фазата, причинена от факта, че тези вълни ще изминат различни разстояния до различни точки. Какво имам предвид под това? Какво означава разликата в дължината на пътя тук? Ако го погледна от тази горна права, или този горен процеп, това е все едно тонколоната ни – един източник тук и един източник тук – но това е светлина, а не звукови вълни, оттук до централната ярка точка вълната от горната точка трябва да измине определено разстояние, а от долния отвор до тази точка вълната трябва да измине определено разстояние. Можем да наречем това х1, а тази дължина – х2. Разликата в дължината на пътя ще е х1 – х2. Разликата в тези – и можеш да вземеш тук абсолютната стойност, ако искаш, но какъв ще е размерът на разликата между тези две дължини на пътя? Точно в центъра това е делта х равно на 0, понеже вълните изминават едно и също разстояние, за да стигнат до тази точка. Това е логично. Това е конструктивна точка, понеже 0 ти дава конструктивна точка, когато разликата в пътя е 0. А за следващата точка? Вълната от дъното трябва да измине толкова. Тази вълна от горния отвор трябва да измине такова разстояние. Този път не изминават едно и също разстояние. Вълната от долния процеп пътува по-надалеч. Колко по-надалеч? Трябва да е следващото, трябва да е ламбда. Тази вълна ще изминава – долната вълна ще измине една дължина на вълната по-надалеч, за да стигне до тази точка, отколкото вълната от горната дупка, понеже това е следващата възможност за конструктивна (усилваща) интерференция. Забележи, че една дължина на вълната не е от тук до тук. Това е често срещано погрешно схващане. Това разстояние на стената между конструктивните точки не е една дължина на вълната. Разликата в дължината на пътя, който едната вълна изминава, за да стигне до там, в сравнение с другата вълна е една дължина на вълната. Обзалагам се, че можеш да познаеш следващото. Следващото делта х ще е просто 2 дължини на вълните и можеш да продължиш. А деструктивните точки? Давай, знаеш как да направиш това. Тези ще са половин дължини на вълните, ламбда върху 2. Това ще е 3 ламбда върху 2 и така нататък. Какво получаваш тук долу? Ако се отървеш от знака за абсолютна стойност и, ако искаш, можеш да започнеш да казваш, че това делта х ще е -1 ламбда. Това ще е -2 ламбда и така нататък. Ако искаш, може да имаш отрицателни стойности, за да отбележиш факта, че може да има по-ниски или по-високи стойности, в зависимост от това къде се намираш на този модел на интерференция
Кан Академия – на български благодарение на сдружение "Образование без раници".