Interférence destructrice
Prenons l'exemple académique le plus simple pour l'interférence. Puisqu'il ne s'agit pas d'une véritable expérience, on peut avoir des contradictions choquantes.
Par exemple: 2 ondes planes monochromatiques avec des amplitudes (parallèles) se propageant dans la même direction. Les vecteurs de Poynting des 2 ondes sans superposition sont toujours constants. Une fois superposé, le vecteur de Poynting résultant est constant, mais dépend de la différence de phase.
Ainsi, comment expliquer le bilan énergétique? S'il y a une redistribution d'énergie c'est peut-être facile, mais quand les trois valeurs sont constantes dans l'espace ... Quelle est la bonne explication? -
Réponses
Je ne pense pas que le «flux d'énergie» soit une variable bien définie pour les ondes électromagnétiques.
L' expérience de double fente à photon unique à la fois montre que l'énergie des lignes sombres est allée aux lignes claires
- Enregistrement par caméra à photon unique de photons à partir d'une double fente éclairée par une lumière laser très faible. De gauche à droite: image unique, superposition de 200, 1'000 et 500'000 images.
Il n'y a donc pas de problème de conservation de l'énergie .
Cette vidéo des cours ouverts du MIT aide à comprendre la complexité des modèles d'interférence de deux faisceaux: Optique: Interférence destructrice - Où va la lumière? . Il montre expérimentalement que la lumière des franges sombres retourne à la source des faisceaux collimatés. Ainsi, l'énergie globale est conservée.
Il faut avoir une expérience spécifique, y compris la source des faisceaux, afin de répondre en détail sur la conservation de l'énergie, et voir où l'énergie circule lors des interférences.
Le bilan énergétique est en effet un problème intéressant. Pour une onde plane monochromatique, la source est une nappe infinie de courant sinusoïdal.
Il n'est pas trivial mais simple de calculer le vecteur de Poynting pour cet arrangement. Lorsque vous faites cela, vous constatez que l'énergie se propage à partir de la feuille actuelle avec une densité de puissance égale des deux côtés de la feuille. Lorsque vous calculez davantage$\vec E \cdot \vec J$sur la feuille de courant elle-même, vous trouvez que le travail effectué par le courant est égal à la puissance rayonnée. Ainsi, la conservation de l'énergie tient.
Désormais, les équations de Maxwell sont linéaires et invariantes par translation, vous pouvez donc simplement déplacer la feuille courante d'une certaine distance pour obtenir deux feuilles courantes. Le champ total de la somme des deux feuilles courantes est simplement la somme des champs de chaque feuille.
Cependant, bien que les champs s'additionnent linéairement, l'énergie n'est pas linéaire. Vous pouvez donc prendre une feuille de courant qui produit à elle seule des ondes avec une densité de puissance donnée$P_1$ et une deuxième feuille qui produit par elle-même une densité de puissance $P_2$ et quand vous les additionnez, vous obtenez des vagues avec une densité de puissance $P\ne P_1+P_2$.
La clé est de reconnaître que les deux sources s'influencent mutuellement. Si vous calculez le travail effectué par la première feuille, vous constaterez que$\vec E \cdot \vec J \ne P_1$. En d'autres termes, la présence de la deuxième source a changé le travail nécessaire à la première source pour produire le même courant.
De telles sources sont appelées couplées, et ce couplage peut être dommageable pour les amplificateurs de puissance RF pilotant des antennes couplées. La densité de puissance des deux ondes est différente de la somme des ondes d'origine, mais elle correspond à la puissance produite par les sources couplées.