by 
Στην Εικόνα (α) φαίνονται σε κάτοψη κύματα νερού, που περνούν μέσα από ένα στενό άνοιγμα. Παρατηρούμε ότι μετά το άνοιγμα τα κύματα αποκλίνουν από την αρχική κατεύθυνση της διάδοσής τους. Στην Εικόνα (β) φαίνονται ίδια κύματα που περνούν μέσα από ένα πλατύ άνοιγμα. Σε αυτή την περίπτωση παρατηρούμε ότι τα κύματα συνεχίζουν σχεδόν χωρίς να αποκλίνουν. Δείτε: το σχετικό βίντεο από το σημείο 2:06 και μετά.
- Στην Εικόνα (γ) μπροστά από έναν προβολέα έχουμε τοποθετήσει ένα αδιαφανές σώμα στο οποίο υπάρχει ένα στενό άνοιγμα. Γιατί μετά το άνοιγμα η δέσμη του προβολέα αποκλίνει;
- Στην Εικόνα (δ) μπροστά από έναν προβολέα έχουμε τοποθετήσει ένα αδιαφανές σώμα στο οποίο υπάρχει ένα πλατύ άνοιγμα. Γιατί μετά το άνοιγμα η δέσμη του προβολέα δεν αποκλίνει;
Οι απαντήσεις υπάρχουν εδώ: Πάντοτε το φως διαδίδεται σαν κύμα
Καλημέρα Ανδρέα.
Αν κατάλαβα καλά βάζεις ως προβληματισμό αν το φως δεν έχει σε κάποια φαινόμενα την κυματική φύση του;
Μα αφού είναι διάδοση ηλεκτρομαγνητικού κύματος, υπάρχει περίπτωση να μην την έχει;
Επίσης χρησιμοποιείς τη λέξη “φανταζόμαστε”. Η λέξη αυτή μπορεί να δημιουργήσει την εντύπωση ότι η κυματική περιγραφή είναι αυθαίρετη επιλογή, ενώ είναι πειραματικά επιβεβαιωμένη.Έχουμε πειραματικές αποδείξεις ότι το φως έχει κυματική φύση: περίθλαση, συμβολή, πόλωση.
Το στενό άνοιγμα πόσο στενό είναι; Ισχυρή περίθλαση έχουμε όταν πλάτος σχισμής περίπου ίσο με λ. Όμως και σε πλατύ άνοιγμα υπάρχει περίθλαση αλλά είναι αμελητέα.
Ο Feynman στο QED (σελίδα 123 της δικής μου ελληνικής έκδοσης) γράφει: ” “Ηρθε η ώρα να σας παρουσιάσω τα 3 στοιχειώδη Συμβάντα από τα οποία προκύπτουν όλα τα φαινόμενα που περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια και φωτόνια: 1ο Στοιχειώδες Συμβάν: Ένα φωτόνιο πηγαίνει από μια θέση σε μια άλλη. 2ο Στοιχειώδες Συμβάν: Ένα ηλεκτρόνιο πηγαίνει από μια θέση σε μια άλλη. 3ο Στοιχειώδες συμβάν: Ένα ηλεκτρόνιο εκπέμπει ή απορροφά ένα φωτόνιο”. Συνεπώς ο Feynman μιλάει ξεκάθαρα για διάδοση φωτονίων στο χώρο και όχι κυμάτων. Γιατί εμείς να μπλέξουμε τους μαθητές σε μια τέτοια συζήτηση?
Καλημέρα Ανδρέα. Υπάρχει και η περίπτωση που το φως πέφτει σε. ένα μυλαράκι (με πτερύγια μαύρα από την μια μεριά και ασημί από πίσω) στο κενό και το περιστρέφει. Ερμηνεύεται μόνο με την σωματιδιακη φύση επειδή πρέπει να μεταφέρει ορμή για να περιστρέφει το μυλαράκι.
Καλησπέρα Βασίλη. Δεν μπλέκουμε τους μαθητές εμείς. Είναι ήδη “μπλεγμένοι” αφού στη Β΄ Γενικής και στη Γ΄ – εντός ύλης Πανελλαδικών – διδάσκεται το κεφάλαιο “Φως” ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Οι ισχυρές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις ήταν κάποτε στην ύλη.
Όσον αφορά τον Feynman, στην QED αναιρεί κάπου την κυματική φύση του φωτός, όσον αφορά τη διάδοσή του;
Ανδρέα,
στη ανάρτησή μου θεωρώ ότι ο μαθητής δεν γνωρίζει τίποτα για τον τρόπο διάδοσης του φωτός.
Παρατηρώντας τι συμβαίνει στο πείραμα του φωτός με μια διπλή σχισμή καθώς και στο πείραμα με το στενό και το πλατύ άνοιγμα και συγκρίνοντάς τα με αντίστοιχα πειράματα κυμάτων στην επιφάνεια νερού, μπορούμε να φανταζόμαστε πως το φως διαδίδεται πάντοτε σαν κύμα.
Ωστόσο όταν χρησιμοποιώ τη λέξη “φανταζόμαστε” δεν εννοώ ότι η κυματική περιγραφή είναι αυθαίρετη. Η φαντασία χρειάζεται για να αναγνωρίσουμε την αναλογία ανάμεσα σε δύο εντελώς διαφορετικά φαινόμενα, όπως είναι τα κύματα που διαδίδονται στην επιφάνεια νερού και η μορφή μιας φωτεινής δέσμης.
Βασίλη,
νομίζω ότι ο Feynman αναφέρεται στα διαγράμματά του. Αυτά ωστόσο είναι συμβολισμός για τον υπολογισμό της πιθανότητας για τα ενδεχόμενα της αλληλεπίδρασης φωτονίου-ηλεκτρονίου και όχι για τον τρόπο διάδοσης του φωτός.
Γιώργο,
αυτό που περιγράφεις αναφέρεται στην αλληλεπίδραση του φωτός με τη ύλη και όχι στον τρόπο διάδοσης του φωτός.
Καλησπέρα Ανδρεα . Όταν το φως πεφτει σε σχισμή δεν αλληλεπιδρά με την υλη;
Γιώργο καλημέρα,
Η δέσμη φωτός κατευθύνεται παράλληλα προς τα τοιχώματα του ανοίγματος που υπάρχει στο φράγμα. Έτσι, το τμήμα της δέσμης που περνά μέσα από το άνοιγμα δεν συναντά την ύλη του φράγματος και επομένως δεν αλληλεπιδρά με αυτήν.
Το υπόλοιπο τμήμα της δέσμης προσπίπτει στο φράγμα, απορροφάται και δεν επηρεάζει καθόλου το φως που συνεχίζει μετά τη σχισμή.
Καλημέρα Ανδρεα. Στην πρώτη περίπτωση της περίθλασης αλληλεπιδρά με την ύλη.