लेंस और अनिश्चितता सिद्धांत
मैंने एक वीडियो को अनिश्चितता सिद्धांत के साथ एक एकल भट्ठा विवर्तन पैटर्न के केंद्रीय फ्रिंज चौड़ाई को समझाते हुए देखा। इसने समझाया: जैसे-जैसे भट्ठा का आकार घटता जाता है, फोटॉनों की स्थिति की अनिश्चितता कम होती जाती है, इसलिए फोटॉनों की गति की अनिश्चितता बढ़ती जाती है, और इस तरह फ्रिंज की चौड़ाई बढ़ती जाती है। इसने मुझे दूसरे तरीके से जाने के बारे में सोचा: फोटोन्स की स्थिति की अनिश्चितता को बढ़ाने के लिए फोटॉनों की गति की अनिश्चितता को कम करना। मुझे लगा कि लेंस फोटॉनों की गति की अनिश्चितता को कम कर सकते हैं क्योंकि लेंस "फोटोन" को निश्चित दिशाओं में प्रेषित करते हैं। हालांकि, यह पता लगाना कठिन है कि अगर मेरी धारणा सही है तो इस स्थिति में फोटॉनों की बढ़ती अनिश्चितता कैसे प्रकट होगी।
यदि मेरी धारणा सत्य है तो फोटॉनों की स्थिति की बढ़ती अनिश्चितता कैसे प्रकट होगी? क्या यह ऐसा है जैसे फोटॉन अचानक स्थिति से भिन्न स्थिति में हो सकता है अगर लेंस में प्रवेश करने के बाद ऐसा कुछ नहीं हुआ होगा?
साइड पॉइंट के रूप में, एकल स्लिट प्रयोग में दिए गए स्लिट आकार के लिए, फोटॉनों की स्थिति की अनिश्चितता ( अनिश्चितता सिद्धांत में ( x भाग) की गणना कैसे की जाती है ?
जवाब
आमतौर पर आप इससे शास्त्रीय रूप से निपटते हैं, लेकिन शास्त्रीय व्याख्या में भटकाव में अनिश्चितता का सिद्धांत शामिल है। विवर्तन और हेइज़ेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत के बीच दिलचस्प संबंध देखें ?
लेंस को डिजाइन करते समय अक्सर रे ट्रेसिंग का उपयोग किया जाता है। किरणों की स्थिति और लेंस की सतहों को पूरी तरह से जाना जाता है क्योंकि वे डिज़ाइन किए गए हैं। लेंस को डिजाइन करना संभव है जो प्रकाश को एक सही बिंदु पर केंद्रित करता है।
लेकिन जब आप एक वास्तविक लेंस का निर्माण करते हैं, तो यह उस तरह से व्यवहार नहीं करता है जैसे डिजाइन कहता है। यह कई उद्देश्यों के लिए पर्याप्त है, लेकिन यदि आप सटीक परिणाम चाहते हैं तो आपको विवर्तन में जोड़ना होगा। आपको केन्द्र बिन्दु मिलता है, केन्द्र बिन्दु नहीं।
लेजर बीम लगभग पूरी तरह से प्रकाश के रूप में आप के रूप में प्राप्त कर सकते हैं। फिर से आप उन किरणों के साथ डिजाइन कर सकते हैं जो पूरी तरह से ढह गई हैं। लेकिन यह बिल्कुल नहीं है कि एक वास्तविक लेजर कैसे व्यवहार करता है।
वास्तविक प्रकाश एक तरंग है। मैक्सवेल के समीकरणों से प्राप्त तरंग समीकरण के अनुसार प्रकाश का प्रसार होता है। लेजर बीम को ठीक से समझने के लिए, आपको एक लेजर गुहा में तरंग समीकरण को हल करने की आवश्यकता है।
एक लेजर गुहा (आमतौर पर) गोलाकार या सपाट दर्पण से घिरा होता है। वेवफ्रंट दर्पण की वक्रता से मेल खाता है। यह बाधा एक गाऊसी बीम समाधान की ओर जाता है ।
से छवि https://www.rp-photonics.com/gaussian_beams.html
गॉसियन बीम की एक मौलिक संपत्ति एक विचलन कोण और एक बीम कमर व्यास है। गॉसियन बीम में, "किरणें" हाइपरबोलिक पथ का अनुसरण करती हैं। कमर से लगभग सीधा, लेकिन बिल्कुल समानांतर नहीं।
आप एक गॉसियन बीम को लेंस से फोकस कर सकते हैं। परिणाम एक और गाऊसी बीम है जिसमें एक बड़ा विचलन कोण और एक बहुत छोटा बीम कमर है।
से छवि http://laseristblog.blogspot.com
आप काम पर अनिश्चितता सिद्धांत देख सकते हैं। एक बीम को छोटी कमर तक सीमित करने से स्थिति की अनिश्चितता कम हो जाती है। इसलिए यह गति की अनिश्चितता को बढ़ाता है, और इसलिए विचलन कोण को बढ़ाता है।