Poisson helyére

Az Arago-Poisson folt (néha csak Poisson folt ) egy fényes folt, amely egy átlátszatlan test mögött jelenik meg, irányított fénysugárral megvilágítva, annak geometriai árnyékának tartományában .

Ez a jelenség a fény hullámelméletének egyik legerősebb megerősítésévé vált. Ennek a foltnak a létezését 1818 -ban Simeon Denis Poisson mutatta ki elméletileg Augustin Fresnel elmélete alapján. Kiderült, hogy egy nagy kerek, átlátszatlan test mögött, geometriai árnyékának kellős közepén egy kis fényes foltnak kell megjelennie. Poisson ennek az eredménynek a nyilvánvaló abszurditását akarta fő érvként használni Fresnel diffrakciós elmélete ellen , de Dominique Arago kísérletet végzett, amely megerősítette ezt a jóslatot. Ennek eredményeként ez az Arago-Poisson folt néven ismert eredmény súlyos érvnek bizonyult az új hullám elmélete mellett.

A hatás magyarázatai

Elemi

Az Arago-Poisson folt létezése könnyen megmagyarázható a Huygens-Fresnel elv alapján . Tegyük fel, hogy egy síkhullám a korong tengelyével párhuzamosan beesik egy kerek, átlátszatlan korongra. A Huygens-Fresnel elv szerint a lemez szélén lévő pontok másodlagos hullámok forrásának tekinthetők, és mindegyik koherens lesz . Mindezek a hullámok ugyanolyan távolságot fognak megtenni a lemez szélétől a tengely bármely pontjáig. Ennek eredményeként ugyanabban a fázisban jutnak el idáig, és felerősödnek , fényes foltot hozva létre. Megjegyzendő, hogy kellően nagy távolságra a korongtól lehetetlenné válik a folt megfigyelése, a beérkező hullámok térbeli dekoherenciája miatt.

Szóráselmélet

Az Arago-Poisson folt létezése részben az általános szóródáselmélet alapján magyarázható . Az akadály általi fényszórás teljes keresztmetszete és a (komplex) szórási amplitúdója összefüggésben van $\sigma _{\text{tot))$ $f$

\mathrm {f(\mathbf {n} ,\mathbf {n} )} ={\frac {k}{4\pi }}\sigma _{\text{tot)),

optikai tételnek nevezzük . Itt látható a beeső sugár iránya. Ebből adódóan a szórási amplitúdó folytonossága miatt a szórási irány függvényében az következik, hogy a differenciális előre szórási keresztmetszet $\mathbf {n}$

d\sigma _{\text{fw}}=|f(\mathbf {n} ,\mathbf {n} )|^{2}\,do

nullától eltérő, ami a test mögötti világos foltnak felel meg. Megjegyezzük, hogy ez a magyarázat nem teljesen pontos, hiszen a fény szórási amplitúdó és keresztmetszet segítségével történő leírása csak a test méreteihez képest nagyobb távolságban lehetséges, de ilyen távolságoknál fontossá válik a koherencia figyelembe vétele. a hullámok, és emellett lehetetlenné válik a test geometriai árnyékának és a megfelelő fényfolt méreteinek pontos összehasonlítása.

Akusztikus délibábok készítése

A Poisson spot effektus nemcsak az optikában, hanem az akusztikában is megnyilvánulhat . Ilyen megnyilvánulásra példa az akusztikus délibábok létrehozása [1] . A hatás lényege abban rejlik, hogy 1-4 kHz nagyságrendű hangfrekvenciák esetén a hang hullámhossza egy emberi fej méretéhez mérhető. Ezért lehetséges olyan helyzetet teremteni, hogy a forrás a fej egyik oldalán található, és a Poisson-folthatás miatti maximális intenzitás a másik oldal közelében jelentkezik. Ezért az embernek úgy tűnik, hogy a hang rossz oldalról jön - délibáb keletkezik. A hatás megfigyeléséhez speciális feltételekre van szükség, és a való életben ritkán figyelhető meg.

Jegyzetek

↑ Bertram Schwarzschild. A félrevezető akusztikus fényes folt (eng.) (nem elérhető link) . Fizika ma (2010.02.01). Hozzáférés dátuma: 2010. február 2. Az eredetiből archiválva : 2012. március 27.

Irodalom

Sivukhin DV Általános fizika tanfolyam. — M. . - T. IV. Optika.