Can thiệp phá hủy
Lấy ví dụ học thuật đơn giản nhất cho sự giao thoa. Vì nó không phải là bất kỳ thí nghiệm thực tế nào, nên người ta có thể có những mâu thuẫn gây sốc.
Ví dụ: 2 sóng phẳng đơn sắc có biên độ (song song) truyền cùng phương. Các vectơ Poynting của 2 sóng không chồng chất luôn không đổi. Sau khi được chồng sáng, vectơ Poynting tạo ra là không đổi, nhưng phụ thuộc vào độ lệch pha.
Như vậy, làm thế nào chúng ta có thể giải thích sự cân bằng năng lượng? Nếu có sự phân bố lại năng lượng thì có lẽ dễ dàng, nhưng khi ba giá trị không đổi trong không gian ... Giải thích đúng là gì? -
Trả lời
Tôi không nghĩ rằng "dòng năng lượng" là một biến số được xác định rõ ràng đối với sóng điện từ.
Một photon đơn tại một thí nghiệm khe kép, cho thấy rằng năng lượng từ các vạch tối đã chuyển sang các vạch sáng
- Máy ảnh một photon ghi lại các photon từ một khe kép được chiếu sáng bằng ánh sáng laser rất yếu. Từ trái sang phải: khung hình đơn, chồng chất 200, 1'000 và 500'000 khung.
Vì vậy không có vấn đề về bảo toàn năng lượng .
Video này từ các khóa học mở của MIT giúp hiểu được sự phức tạp của các mẫu giao thoa từ hai chùm tia: Quang học: Giao thoa triệt tiêu - Ánh sáng đi đâu? . Thực nghiệm cho thấy rằng ánh sáng từ các vân tối đi ngược lại nguồn của chùm tia chuẩn trực. Vì vậy, năng lượng tổng thể được bảo toàn.
Người ta phải có một thí nghiệm cụ thể, bao gồm cả nguồn của chùm tia, để trả lời chi tiết về sự bảo toàn năng lượng, và xem năng lượng chảy đi đâu trong quá trình giao thoa.
Sự cân bằng năng lượng quả thực là một vấn đề thú vị. Đối với sóng phẳng đơn sắc, nguồn là một dòng điện hình sin vô hạn.
Nó không phải là tầm thường nhưng rất đơn giản để tính toán vector Poynting cho sự sắp xếp này. Khi làm như vậy, bạn thấy rằng năng lượng truyền ra khỏi tấm hiện tại với mật độ công suất bằng nhau trên cả hai mặt của tấm. Khi bạn tính toán thêm$\vec E \cdot \vec J$ở bản thân trang tính hiện tại, bạn thấy rằng công do dòng điện thực hiện bằng công suất bức xạ. Vì vậy, sự bảo toàn năng lượng giữ nguyên.
Bây giờ, các phương trình của Maxwell là tuyến tính và dịch bất biến, vì vậy bạn có thể chỉ cần dịch chuyển trang tính hiện tại một khoảng nào đó để có được hai trang tính hiện tại. Trường tổng từ tổng của hai trang tính hiện tại chỉ đơn giản là tổng các trường từ mỗi trang tính.
Tuy nhiên, mặc dù các trường cộng tuyến tính, năng lượng không tuyến tính. Vì vậy, bạn có thể lấy một trang tính hiện tại tự nó tạo ra sóng với một số mật độ công suất nhất định$P_1$ và một trang thứ hai tự nó tạo ra mật độ năng lượng $P_2$ và khi bạn thêm chúng lại với nhau, bạn sẽ nhận được các sóng với mật độ công suất $P\ne P_1+P_2$.
Điều quan trọng là nhận ra rằng hai nguồn ảnh hưởng lẫn nhau. Nếu bạn tính toán công việc được thực hiện bởi trang tính đầu tiên, bạn sẽ thấy rằng$\vec E \cdot \vec J \ne P_1$. Nói cách khác, sự hiện diện của nguồn thứ hai đã thay đổi công việc cần thiết của nguồn thứ nhất để tạo ra cùng một dòng điện.
Các nguồn như vậy được gọi là kết hợp và sự ghép nối này có thể gây hại cho các bộ khuếch đại công suất RF điều khiển các ăng ten được ghép nối. Mật độ công suất của hai sóng khác với tổng của các sóng ban đầu, nhưng nó phù hợp với công suất do các nguồn ghép đôi tạo ra.