Удивительный эксперимент с интерферометром.

Автор
Сообщение
Andrej77
#39267 2020-10-11 07:44 GMT

Перерыл весь инет, конкретно такого эксперимента не нашел. Есть что- то похожее но не то, что наблюдал я.

Был собран интерферометр. З1, З2 -зеркала, Пз1 — плоскопараллельная пластина- зеркало, П1, П2, П3 — линейные поляризаторы. Оптика была взята из интерферометра ШИ-3. 

Луч из лазера проходит через поляризатор П1 0 градусов. Разбивается на 2 луча Пз1. На пути второго луча поляризатор П2 45 градусов. Яркость экране становится меньше из за поляризаторов, но мы отчётливо наблюдаем интерференционную картину.

Экран сделан из гладкого листа алюминия. Не каждый экран подойдёт, например с бумажным экраном поляризация теряется и ничего не получается. На экране наблюдаем интерференцию, но если посмотреть через поляризатор П3 90 градусов отчётливо видно простое пятно света. Если повернуть поляризатор П3 под 135 градусов снова все то же пятно. Я пробовал блокировал лучи один потом второй т.е. если поляризатор под 90 градусов мы видим луч который проходит через поляризатор П2, а если 135 градусов это соседний луч. Т.е. у меня получилось посмотреть на интерференцию на два луча по очереди. Но в этом случае интерференции нет.

Там где были минимумы на экране в интерференционной картине, если смотреть через поляризатор, снова появляется свет. Мистика..

Авторство за мной, патент уже подан.

Anderis
#39268 2020-10-11 08:20 GMT
#39267 Andrej77 :

Луч из лазера проходит через....

А что представляет из себя этот луч?

Каковы его физические характеристики?

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Andrej77
#39271 2020-10-11 09:15 GMT

Видео как это все выглядит 

Andrej77
#39272 2020-10-11 09:17 GMT
Anderis :

А что представляет из себя этот луч?

Каковы его физические характеристики?

Обычный светодиодный лазер, лазерная указка. Луч уже имеет линейную поляризацию, она совпадает с поляризатором П1. Как выяснилось потом поляризатор П1 можно исключить.


отредактировал(а) Andrej77: 2020-10-11 09:26 GMT
Очепятка
#39275 2020-10-11 11:02 GMT
#39267 Andrej77 :

Там где были минимумы на экране в интерференционной картине, если смотреть через поляризатор, снова появляется свет. Мистика..

 

 

 

распространения волн v\ и v^- Итак, геометрические законы отраже¬ ния и преломления непосредственно вытекают из электромагнитной теории света. В рассуждениях, приведших к геометрическим законам, мы не де¬ лали никаких предположений, ограничивающих значения составляю¬ щих векторных амплитуд и их начальных фаз. Поскольку именно эти величины определяют поляризацию волн, то можно утверждать, что геометрические законы отражения и преломления справедливы при любых состояниях поляризации падающей волны. В отличие от геометрических законов, амплитуды отраженной и преломленной волн зависят от поляризации падающей волны. Из дальнейшего будет видно, что целесообразно раздельно рассматри¬ вать два случая, когда электрический вектор либо лежит в плоскости б Рис. 23.1. Схемы расположения векторов и напряженностей в падающей, отраженной и пр е лом ленной волнах: а — компоненты напряженности элек¬ трического вектора Е^ц лежат в плоскости падения, б — компоненты на¬ пряженности электрического вектора Ejj_ перпендикулярны плоскости па¬ дения падения, либо перпендикулярен к ней. Другими словами, разложим амплитуды Еу Ег, Е^ на компоненты Ец и E_l, лежащие соответствен¬ но в плоскости падения и перпендикулярные к ней: Ej = Ej|| + Ejj_, j = i:r,d. Результаты вычисления Е^ц и Е^д позволяют, очевидно, решить задачу об отражении и преломлении света произвольной поляризации. Взаимные ориентации векторов Sj, Е^у, Ejj^ и соответствующих им на¬ пряженностей Ну у, Hji магнитного поля приведены на рис. 23.1 а я б. Начнем с рассмотрения случая, когда компоненты напряжен¬ ности электрического вектора Еуц лежат в плоскости падения

§ 138. Исследование отраженной волны. Эллиптическая поляризация Исследование получающихся для отраженной волны соотношений приводит к следующим выводам. a.	\Er±\2 = \Ei±\2 и |Е^1112 = |-Еуц|2 (см. упражнение 196), а следова¬ тельно, \Ei_\_\2 + \Ец\\2 — \ЕГ±\2 + |-Еуц|2, т.е. интенсивность 1) отражен¬ ного света равна интенсивности падающего. Так как согласно закону отражения сечения падающего и отраженного пучков равны между собой, то найденное соотношение означает, что вся падающая энергия сполна отражается. Явление получило поэтому, как сказано выше, название полного внутреннего отражения. Оно легко наблюдается и демонстрируется множеством способов. Примером может служить часто применяемая в многочислен¬ ных оптических установках приз¬ ма полного внутреннего отражения (рис. 24.1 а), поворачивающая лучи под прямым углом, или оборотная призма (рис. 24.1 б), перевертываю¬ щая изображение. Явлением полного внутреннего отражения объясняется эффект¬ ный демонстрационный опыт, изо¬ браженный на рис. 24.2. Свет пада¬ ет горизонтальным параллельным пучком вдоль струи воды, свобод¬ но вытекающей из отверстия в бо¬ ковой стенке сосуда. Благодаря явлению полного внутреннего отраже¬ ния свет не может выйти через боковую поверхность и следует вдоль струи, которая уподобляется, таким образом, изогнутому светопрово¬ ду. Фактически вследствие рассеяния на случайных пылинках и пу- *) При комплексной записи полей интенсивность пропорциональна ква¬ драту модуля амплитуды (см. § 4).

Последние две страницы из учебника Ландсберг Г. С. Оптика. Учеб, пособие: Для вузов. — 6-е изд. стереот. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 848 с.

Очепятка
#39276 2020-10-11 11:22 GMT

 если поляризатор под 90 градусов мы видим луч который проходит через поляризатор П2, а если 135 градусов это соседний луч. 

У вас схема нарисована неверно. Соседний луч полязиазтора П2 тоже разделиться на 2 и отразится на экран. 

 

Andrej77
#39277 2020-10-11 11:33 GMT
 Очепятка

Это мне все известно. Но у меня же другой эффект. Мы видим свет с поляризатором, без поляризатора мы его не видим.

Andrej77
#39278 2020-10-11 11:38 GMT
 Очепятка 

У вас схема нарисована неверно. Соседний луч полязиазтора П2 тоже разделиться на 2 и отразится на экран. 

 

Все правильно. Но т.к. расстояни между лучами около 5 мм он будет немного встороне. Мы его не берём во внимание. Посмотрите схему интерферометра ШИ-3 или ШИ-11.

Очепятка
#39293 2020-10-11 13:46 GMT

Это мне все известно. Но у меня же другой эффект. Мы видим свет с поляризатором, без поляризатора мы его не видим.

Какой другой? В опыте с кюветой точно так же предметы не видны без поляризатора. Как и ваша интерференция не видна без поляризатора.  

 

Andrej77
#39296 2020-10-11 13:51 GMT
 Очепятка:

Какой другой? В опыте с кюветой точно так же предметы не видны без поляризатора. Как и ваша интерференция не видна без поляризатора.  

 

Не путайте пожалуйста. Там засветка, здесь отсутствие света. Как раз то интерференция видна без поляризатора.

Anderis
#39297 2020-10-11 15:08 GMT
#39272 Andrej77 :
Anderis :

А что представляет из себя этот луч?

Каковы его физические характеристики?

Обычный светодиодный лазер, лазерная указка. Луч уже имеет линейную поляризацию, она совпадает с поляризатором П1. Как выяснилось потом поляризатор П1 можно исключить.

И это всё????

Не зная, что влетает, ты пытаешься понять, что вылетет....

Какая амплетуда у луча, какая частота, мощность....

После первого же препятствия луч становиться совсем другим, но ты об этом не знаешь и это не учитываешь.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Andrej77
#39299 2020-10-11 16:16 GMT
Anderis

Да причем здесь лазер. Я и с зелёным пробовал всё тоже самое. Если внимательно смотрели рисунок частота 650 нм.

Andrej77
#39300 2020-10-11 18:27 GMT

Дальше планирую сделать ещё одну эффектную вещь. Направить эту интерференционную картину на щель темной полосой, на экране соответственно мы ничего не увидим не вооруженным глазом, света от щели не будет. Но если посмотреть через поляризатор под углом 135 градусов на экране будет свет от щели.


отредактировал(а) Andrej77: 2020-10-11 18:47 GMT
Anderis
#39301 2020-10-11 19:24 GMT
#39299 Andrej77 :
Anderis

Да причем здесь лазер. Я и с зелёным пробовал всё тоже самое. Если внимательно смотрели рисунок частота 650 нм.

Вот это да… причем здесь лазер… может и свет от него не при чём… Mad

Вот ваша схема -  Вы уверены на 100%, что фотоны, вылетевшие из лазера, бесприпятственно достигли вашего ПЗ1 и атомы газов, составляющих воздух, никак им не помешали?

Вы написали — Луч из лазера проходит через поляризатор П1 0 градусов. Разбивается на 2 луча Пз1.

Позвольте узнать — чем разбивается?

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Очепятка
#39302 2020-10-11 19:38 GMT

Так у вас фактически идет сложение 3-х составляющих: 2 интерферируют между собой третья несчем*. Вращаете поляризтаор вы выбираете** либо 2 либо одну.

* Но зеркало Пз1 ещё дополнительно поляует свет.  Т.е вращает его поэтому углы не кратны 45°. Так как вращение идет в разные стороны для луча идущего с наружи и извне, так что у т-ей компоненты есть с чем интерферировать. Поэтому интерференция видна сильнее чем засветка хотя и засвечена.  Вращая полязатор вы либо убираете засветку либо выводите её на максимум.

** Там не выбор, а вращение в результате чего волны в суме доют ноль либо не ноль. Поэтому интенсивность засветки не падает, а растёт. 

 

Достаточно посчитать формулы. Основное определение волны в разных представлениях. 

\(I=E^2\)

\(|E|=\sqrt{E^2_\perp +E^2_\parallel} =| E_\perp +i E_\parallel|\)  

\(E = A_\perp \cos(\omega_\perp t+\varphi_{0\perp})+iA_\parallel \sin(\omega_\parallel t+\varphi_{0\perp}) = Ae^{i(\omega t+\varphi_{0})}\)

Будем использовать самую короткую запись

\(E= Ae^{i(\omega t+\varphi_{0})}\)

Поляризация это отстование по фазе одной из составляющей перпендикулярной или паролельной.  Нету хорошей картинке тут формулы номированы на cos когда как нам для Эллеровой записи нужен sin 

а) \(E=e^{i(-wt+\frac{\pi}{2})};\varphi=\frac{\pi}{2}\)  

б) \(E=e^{i(-wt+\frac{3\pi}{4})};\varphi=\frac{3\pi}{4}\)

в) \(E=e^{i(-wt)};\varphi=0\)

г) \(E=e^{i(-wt+\frac{5\pi}{4})};\varphi=\frac{5\pi}{4}\)

д) \(E=e^{i(-wt+\pi)};\varphi=\pi\)

е)\(E=e^{i(wt+\frac{5\pi}{4})};\varphi=\frac{5\pi}{4}\)

ж) \(E=e^{i(wt)};\varphi=0\)  

з)\(E=e^{i(wt+\frac{3\pi}{4})};\varphi=\frac{3\pi}{4}\)

и) \(E=e^{i(wt+\frac{\pi}{2})};\varphi=\frac{\pi}{2}\)  

Свойство экпоненты

\(E=e^ae^b=e^{a+b}\)

Операция поляризации

\(E \xrightarrow[]{R} E'\)

\(ER=E'\)

\(R=e^{i\varphi}\)

Полное отражение это как если бы мы по смотрели на свет с одной  стороны а потом с другой. 

\(E= Ae^{i(\omega t+\varphi_{0})} \xrightarrow[]{S} E'= Ae^{i(-\omega t-\varphi_{0})}\)

\(E\cdot S=E'\)  

\(S=e^{-2iwt-2i\varphi}\)

Теперь надо расписать закон Брюстера

\(E_{i\parallel} \cos(\varphi) + E_{r\parallel}\cos(\varphi)=E_{d\parallel}\cos(\psi)\)

\(n_1E_{i\parallel} \cos(\varphi) — n_1 E_{r\parallel}\cos(\varphi)=n_2E_{d\parallel}\cos(\psi)\)

\(E_{i\perp} + E_{r\perp}=E_{d\perp}\)

\(n_1(E_{i\perp}-E_{r\perp})\cos(\varphi)=n_2E_{d\perp}\cos(\psi)\)

Тут \(n_1,n_2\)оказатель преломления двух сред

\(n_1=1\)  для воздуха

\(n_2=1.4874\)  оптическое стекло марки ЛК3 

Тут у нас 4 неизвестных и 4 уравнения.  Решая которые мы сможем найти уравнение волны. 

\(E_{r\perp},E_{r\parallel},E_{d\perp},E_{d\parallel}\)   — неизвестные

\(E_{i\perp},E_{i\parallel}\)   — известные

 

Остается расписать решение для вашей схемы интерферометра

 

 

 

 

Andrej77
#39303 2020-10-11 19:42 GMT
Anderis :

Позвольте узнать — чем разбивается?

Вы вообще видимо не читали первое сообщение. Пз1 — плоскопараллельная пластина- зеркало или по другому полупрозрачное зеркало с призмой если вы не в курсе. В интерферометре ШИ-3 она так и называется "плоскопараллельная пластина-зеркало. Должны были понять, не новичок уж в физике. Я уверен во всем, почему то вы ни в чем не уверены. Воздух не мешает, для этого нужны разные газы, чтобы сдвинуть интерференцию. На этом как раз и построен интерыерометр ШИ-3, посмотрите его устройство не поленитесь.

Andrej77
#39304 2020-10-11 20:02 GMT
Очепятка :

Не считайте меня за идиота. Нету там никакой засветки. Ненужные лучи я сразу перекрыл, приклеил черную изоленту на Пз1. Я уверен что с интерферометром Маха-цендера будет тоже самое.


отредактировал(а) Andrej77: 2020-10-11 20:16 GMT
Andrej77
#39305 2020-10-11 20:06 GMT

P.s. На первом видео, если вы смотрели, я перекрываю два луча для наглядности.Нету там никакого третьего.Если бы он был его бы было видно чуть в стороне.Вообще с Пз1 выходят 4 луча. Два вместе, два раздельно. 


отредактировал(а) Andrej77: 2020-10-11 20:34 GMT
Anderis
#39310 2020-10-12 07:34 GMT
#39304 Andrej77 :
Очепятка :

Не считайте меня за идиота.

Но если вы пишете глупости, то как быть?

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Andrej77
#39312 2020-10-12 07:47 GMT
Anderis
вы пишете глупости, то как быть?

Я смотрю вы их совсем не пишите. И тому подтверждение ваша репутация.

Очепятка
#39314 2020-10-12 08:57 GMT
#39305 Andrej77 :

P.s. На первом видео, если вы смотрели, я перекрываю два луча для наглядности.Нету там никакого третьего.Если бы он был его бы было видно чуть в стороне.Вообще с Пз1 выходят 4 луча. Два вместе, два раздельно. 

Луча 2 но компоненты там 3. Вот смотрите как выглядит поляризация. В вашей схеме, после П2 у вас луч приобретает вторую составляющую. Если до него он был чисто действительный \(E_1=E_{1\perp}\) то приобретает мнимую составляющую. \(E_{1}=E_{1\perp}+iE_{1\parallel}\),

А соседний как имел перпендикулярную так она и осатется.\(E_2=E_{2\perp}\)

Andrej77
#39317 2020-10-12 09:32 GMT
 Очепятка :
​​​

О как, то до этого была пластина виновата теперь уже поляризатор. Как она выглядит по вашему эта третья составляющая? Если луча два, значит их два, если их три значит три. Поляризатор не добавляет третьего луча, а даже наоборот убирает лишнее.

Andrej77
#39318 2020-10-12 09:40 GMT

Вы никак не поймёте одну вещь. Что луч прошедший через П2 ну никаким образом не может пройти через П3 под углом135 либо 315 градусов. По этому мы и видим не интерференцию, а просто пятно света. Волновая функция разрушается. 

Andrej77
#39319 2020-10-12 09:57 GMT

И вообще что мы по вашему должны были увидеть? Интерференцию с одним лучем что — ли? Такое разве бывает?

Anderis
#39320 2020-10-12 10:22 GMT
#39312 Andrej77 :
Anderis
вы пишете глупости, то как быть?

Я смотрю вы их совсем не пишите. И тому подтверждение ваша репутация.

При чем тут моя репутация, если вы называете «Лазер» — фонарик из указки, который состоит из мощного светодиода и линзы. 

Вы что-то пытаетесь получить ничего не ведая об ингридиентах, а Опечатка вас только подбадривает, сама ничего не понимая.

Почему вы не отвечаете на вопрос о направлении лучей?

 

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Anderis
#39321 2020-10-12 10:23 GMT
#39319 Andrej77 :

И вообще что мы по вашему должны были увидеть? Интерференцию с одним лучем что — ли? Такое разве бывает?

Прежде всего нужно задаться вопросом — что уходит в ваше устройство....

Возможно в него входит лапша, а вы хотите получить на выходе канфеты.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Andrej77
#39323 2020-10-12 10:35 GMT

Очепятка, вот смотрите простой пример. Если я поверну П3 на 135 градусов и перекрою соседний луч возле П2, то я на экране ничего не вижу. Вообще ничего.

Очепятка
#39324 2020-10-12 10:50 GMT

К картинке забыла пояснить, что П1=90°.

Выходной луч равен

\(E_S=\dot R_{П3}(\dot R_{Пз1}(E_1)+E_2)\)

\(\dot R\) — оператор вращения.

Вы никак не поймёте одну вещь. Что луч прошедший через П2 ну никаким образом не может пройти через П3 под углом135 либо 315 градусов. По этому мы и видим не интерференцию, а просто пятно света. Волновая функция разрушается. 

 И?  Где у меня отрицание этого факта? Напротив я с ним согласно. При повороте на 135° мы видим луч 2, а первый луч не видим. Интерференции нет.

При повороте П3 на 90 градусов у вас уйдет паролельная саставляющая \(\parallel E_{S}=iE_{s\parallel} \approx iE_{1\parallel} \). Останется перпендикулярная \(E_S \approx E_{1\perp}+E_{2\perp}\)

\( E_{1\perp}+E_{2\perp}\) додут интерференцию за счет разности хода (четыре косых глубины стекла Пз1) у них будет разная фаза.

Когда Вы смотрите без поляризатора Вы видите все три.

\(E_S \approx E_{1\parallel}+iE_{1\perp}+iE_{2\perp}\) — наблюдаетсянесильно скорее средне засвеченая интерференция.

Более точно о углах можно будет сказать после расчётов.

 

 


отредактировал(а) Очепятка: 2020-10-12 10:57 GMT
Andrej77
#39325 2020-10-12 10:52 GMT
Anderis :
 который состоит из мощного светодиода и линзы. 

 

Жесть. Там не простой светодиод. Там лазерный диод.

Andrej77
#39326 2020-10-12 11:00 GMT
 Очепятка  :

Давайте пока оставим П3 под углом 90 градусов и будем говорить о 135 градусах. Ну наконец то согласились. А то засветка, да лучи мешающие.