Работа навигатора квантовых перебросов: некоторые детали.
При совместном распространении первичной и вторичной волн расчётных вероятностей, максимальные вероятности переброса приходятся не просто на точки касания сфер этих волн, как это описано выше, а на несколько большие области касания, имеющие ненулевые размеры: толщины и поперечные радиусы. Эти поперечные радиусы областей касания увеличиваются по мере продвижения первичной и вторичной волн – из-за того, что увеличиваются радиусы сфер этих волн. Соответственно, увеличиваются поперечные радиусы областей максимальных вероятностей переброса, чем и объясняется – по крайней мере, качественно – дифракционная расходимость света.
Кроме того, ненулевые поперечные радиусы областей максимальных вероятностей переброса приводят, на наш взгляд, ещё к нескольким известным феноменам. Один из них – это рефракция, т.е. искривление путей распространения света в среде с градиентом концентрации атомов. Например, в атмосфере с вертикальным градиентом плотности, «лепёшки» максимальных вероятностей будут систематически накрывать большее число атомов своими нижними половинками, чем верхними. Поэтому «источников» вторичных волн будет больше в нижней части створа максимальных вероятностей, и в результате этот створ будет «заворачивать» вниз.
Аналогично происходит преломление света при переходе через плоскую границу раздела двух прозрачных сред с различными концентрациями атомов. Отличие преломления от рефракции заключается лишь в следующем: если асимметрия «генерации» вторичных волн, о которой идёт речь, имеет место на протяжении всего пути распространения света, то происходит рефракция, а если эта асимметрия имеет место только при переходе через границу сред, то происходит преломление – фактически, импульсная рефракция. Заметим: чем короче длина волны расчётных вероятностей, тем, при прочих равных условиях, больше суммарный эффект от асимметрии «генерации» вторичных волн. Следовательно, коротковолновое излучение должно преломляться сильнее, чем длинноволновое – что и происходит в действительности.
|
|
|
Поскольку, в рамках нашей модели преломление объясняется различием концентраций атомов в граничащих средах, то становится сомнительным смысл такой характеристики среды, как показатель преломления – который, по определению, равен отношению фазовых скоростей света в вакууме и в среде. На наш взгляд, волна расчётных вероятностей в среде, по сравнению со случаем вакуума, не уменьшает свою фазовую скорость и не изменяет ни длину волны, ни частоту (рассматриваем ситуацию, когда частота волны не попадает на линии поглощения). Замедление же волны и приобретение ею дополнительного набега фазы происходят из-за сбоев в продвижении её переднего фронта – например, из-за безызлучательной потери энергии возбуждения тем или иным атомом-отправителем – что эквивалентно «задержкам в пути». Причём, чем короче длина волны, тем, на одном и том же отрезке среды, большее число атомов накрывается «лепёшками» максимальных вероятностей – значит, тем больше среднее число сбоев и задержек на единицу длины, и тем больше результирующее замедление волны. Таким образом, мы качественно объяснили нормальную дисперсию света в веществе. Более того, описанный механизм замедления волны в среде позволяет построить оптику движущихся сред: на его основе получается выражение для фазовой скорости света в движущейся среде, которое в нерелятивистском приближении даёт знаменитый френелевский «коэффициент увлечения» света движущимся веществом (см. Приложение).
|
|
|
Что касается поляризационных эффектов, то из приведённого выше описания волн расчётных вероятностей ясно, что этим волнам не присуще такое свойство, как поперечность, поэтому они никоим образом не могут быть поляризованы – в традиционном понимании этого термина. То, что называется поляризацией света, обусловлено, как можно предположить, дополнительными модуляциями «лепёшек» максимальной вероятности переброса – из-за «генерации» вторичных волн атомами, которые упорядоченно расположены либо в молекулах, либо в кристаллических решётках.
|
|
|
Теперь – об интерференции. Интерференция волн расчётных вероятностей происходит, опять же, по принципу увеличения вероятности квантового переброса туда, где перекрываются области ненулевых вероятностей нескольких волн. Но эта интерференция имеет важное отличие от интерференции упругих волн, например, звуковых, или волн на поверхности воды. Упругие волны, создаваемые двумя различными источниками, отлично интерферируют, если только одинаковы длины волн, генерируемые этими различными источниками. Волны же расчётных вероятностей, прокладывающие путь различным квантам света, не интерферируют: как отмечалось выше, различные каналы навигатора работают независимо. Интерференция может иметь место лишь у волн, генерируемых одним и тем же каналом навигатора.Поэтому свет от различных источников, даже если их излучение достаточно узкополосное и имеет одинаковую длину волны – не интерферирует! Вот, например, эффектный способ убедиться в этом. Пусть, с помощью источника с ненулевой эффективной площадью, получена интерференционная картинка в опыте с двумя щелями по схеме Юнга. Теперь следует непрозрачным экраном рассечь свет так, чтобы в одну щель попадал свет только от одной части источника, а в другую – только от другой. Известно, что объёмчик Vког, который можно когерентно осветить, используя источник с эффективной площадью S, равен произведению длины когерентности на площадку когерентности: Vког=(c /Dw)(l2r2/ S), где r - расстояние до источника, Dw - ширина полосы излучения. Рассекающий экран делает из одного источника два, что отражается только на величине S. И, хотя при этом объёмы когерентности даже возрастают, интерференция всё же пропадает. Неспроста все без исключения оптические интерферометры работают с излучением от одного и того же источника, так или иначе расщепляя его на части, а затем смешивая их для получения интерференционной картинки.
|
|
|
По этому поводу квантовая механика гласит примерно следующее: для наличия интерференции, состояние полёта каждого фотона должно быть смешанным состоянием из полётов по различным путям попадания на экран, задаваемым оптическими элементами интерферометра; если же реализуется чистое состояние полёта по одному из путей, то интерференции нет. В переводе на общепонятный язык это означает, что фотон должен непостижимым образом лететь по нескольким путям сразу (!), чтобы затем проинтерферировать самому с собой (!!). Мы не берёмся комментировать эти высоконаучные воззрения; просто, для сравнения, изложим свою версию. Для каждого кванта света, его канал навигатора прокладывает несколько возможных путей переброса, задаваемых оптическими элементами интерферометра. На выходе прибора интерферируют не кванты света, а волны расчётных вероятностей – для каждого кванта по отдельности. И в итоге квант света не расщепляется и не перебрасывается по всем путям сразу; он перебрасывается по какому-то одному из путей, но попадает в одну из тех точек экрана, для которых вероятности переброса максимальны – в места расположения светлых интерференционных полос. Вот почему, даже при работе в режиме «одиночных фотонов», всё чётче просматривается интерференционная картинка по мере увеличения числа «фотонов», прошедших через прибор.
После остановки на явлении интерференции, не забудем и про дифракцию, т.е. про отклонения от прямолинейности распространения света, возникающие при огибании светом краёв препятствий. Это явление вполне объясняется «генерацией» вторичных волн расчётных вероятностей атомами на краях препятствий – и интерференцией этих волн с первичной волной и друг с другом.
Наконец, следует сказать о таком явлении, как селекция продольных мод в резонаторах оптических квантовых генераторов. Если заставить волну расчётных вероятностей многократно пробегать по одному и тому же замкнутому пути, например, туда-сюда между зеркалами резонатора Фабри-Перо, то вторичные волны смогут конструктивно интерферировать с первичной при условии, что на длине одного прохода резонатора укладывается целое число длин волн. Это условие и определяет резонансные продольные моды. Пусть обеспечен одномодовый режим генерации. Согласно традиционным представлениям, две бегущие друг навстречу другу одинаковые синусоидальные волны дают, при своём сложении, стоячую волну – с максимальными амплитудами колебаний в пучностях, отстоящих друг от друга на половину длины волны. Напротив, волны расчётных вероятностей не являются синусоидальными, и, двигаясь друг навстречу другу, они не дают стоячую волну – в традиционном понимании. Тем не менее, они периодически совмещают свои «лепёшки» максимальных вероятностей – в сечениях, отстоящих друг от друга как раз на половину длины волны – где происходит наиболее интенсивное «взаимодействие света с веществом», порождающее иллюзию пучностей.
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 164; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!