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【求助】更新:兩束電磁波疊加成一束電磁波時能量問題?(20金幣)
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第一 要明白滿足完全相干的三個必要條件:頻率相同、位相差恒定、偏振方向相同 第二 需要了解你要做這樣的實驗必須是同源脈沖,就是要滿足上面的條件,兩束光必須來自同一激光器 第三 知道了前面的,你需要看看如何能夠把同一激光器發(fā)出的兩束相干光并到同一個方向,這個我考慮過,比較難,我是沒有想到什么好辦法。 第四 這個問題也有一個反問題,那就是如果兩個位相不是相同,恰好是半個周期,會怎么樣,按照道理上來說,那個時候,就不會有光了,那么能量哪里去了? 上面所說的,主要是第三個比較難以實現(xiàn),反正我是沒有想到方法!僅僅局限于思維方面,我覺得怎么想都可以,但是你需要去求證是否可以在實際中實現(xiàn),這個過程就是學(xué)習(xí)的過程! |
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兩束激光脈沖都是圓極化激光。如果參數(shù)一樣,相差0,那么就應(yīng)該是相長相干。成為一束場強(qiáng)為兩倍的激光脈沖。至于能量,因為焦班不變,脈寬不變,能量將正比如激光強(qiáng)度。 其實問題的核心就是:兩束相同激光疊加,和一束振幅為其2倍的同頻率激光,有何卻別。如果沒區(qū)別,那么能量就不守恒。有區(qū)別,區(qū)別在哪? 試驗中可以將同一激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)過Dezer(音)分為2束相同激光,然后通過延遲,反射,然后疊加在一起。這是可以做到的。如果最初的激光強(qiáng)度為I_0,脈寬為tau,那么分開后,每一束的強(qiáng)度為0.5I_0,脈寬為tau不變。能量是守恒的。 現(xiàn)在這兩個脈沖疊加,為什么得不到最初的激光了呢?因為合起來的激光強(qiáng)度變?yōu)?I_0. 請指教。謝謝 [ Last edited by yitianjian on 2010-12-7 at 21:27 ] |
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振幅為二的強(qiáng)度為四,且光強(qiáng)分布均勻(平面波);振幅為一的兩束疊加能量為二,不管他是否是相干疊加,總能量仍不變化,只是相干時光強(qiáng)分布不均勻,有的地方加強(qiáng),有的地方無光。強(qiáng)度和能量是兩碼事兒,強(qiáng)度乘面積是功率才對應(yīng)能量,是能量守恒不是強(qiáng)度守恒。 [ Last edited by lzl8181 on 2010-12-7 at 21:34 ] |
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4.有人說這種情況不存在,因為實驗做不到。好,普通的干涉總存在吧。我從激光器連 續(xù)發(fā)射2束激光脈沖,讓他們不分相長疊加,也就是說脈沖延遲小于脈寬,那么重疊部 分會相干疊加,這是可以做到的,請問此時能量守恒不守恒?! 5.有人說不能只取增強(qiáng)的部分看,應(yīng)該在一個激光周期內(nèi)平均。我通過粒子模擬(PIC 程序,做等離子體物理的曉得,基于麥克斯韋方程組),發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度為I的兩束激光相干 疊加后的激光和一束強(qiáng)度為4I的激光波形,強(qiáng)度一樣,打在等離子體上產(chǎn)生的結(jié)果一樣 。換句話說,激光強(qiáng)度確實增強(qiáng)了。這怎么解釋? |
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0.能量守恒沒問題,干涉原理本身也沒有,振幅2倍也沒有問題,強(qiáng)度4倍也沒有問題,只有能量4倍是有問題的,因為能量是要對強(qiáng)度積分的,問題就出在特殊的積分處理上。 1.兩束光可以相干,注意E是矢量就OK,E~=E1~+E2~ ! 注意,偏振方向垂直E1~*E2~ = 0 ![]() 2.駐波之“駐”,是空間上的,機(jī)械波可以,光波也可以(激光諧振腔),但是干涉光場有空間能量起伏,卻不是駐波場 值得注意的是,電磁場能量是可以轉(zhuǎn)換的,因為光波是電磁波。3.光子數(shù)目應(yīng)該不會變,除非出現(xiàn)頻率非線性,改變的是光子的分布規(guī)律---這是粒子說的觀點,波動光學(xué)的說法叫改變光場分布,其表象是干涉圖樣等 ![]() 4.假設(shè)您的系統(tǒng)可以壓縮脈沖,那也是時域的問題,不影響光波疊加原理的正確性,只要看看 E(t)* exp[j(k*r+wt+phi)] 就明白了 ![]() 5.先概念,后算法,如果您的程序是針對兩束光干涉極大的,自然不會錯了,但是,以這個結(jié)果討論總體能量,卻是不合理的。 ![]() 6.現(xiàn)在,我將更可怕的事情說出來,您不要害怕。依據(jù)您的想法,將一束激光分成2^n等分,按能量分,也不用什么分光器件了,能量就可以提高2^n倍了,是吧! 太讓人困惑了。事實顯然是和沒有發(fā)生干涉的結(jié)果一致,是吧!如果就當(dāng)一切沒發(fā)生(干涉沒發(fā)生),不就完事兒了?這未免太不負(fù)責(zé)任了,是吧! 較真兒的朋友一定會把干涉條件翻出來,一條一條的對照,結(jié)果是條件滿足干涉。于是,就躍躍欲試地去修正光波干涉的條件。可嘆,簡單的人比執(zhí)著的人幸福啊,因為,在這個問題上,簡單的人是對的,挑戰(zhàn)者是錯的。 7.我可以做到用干涉規(guī)律獲得合理的結(jié)果,起碼是與粒子說一致的。這里用到一個極限的思想,只需要將干涉結(jié)果的積分空間趨向于無窮小的點就可以了(這個積分結(jié)果就是能流密度)。 [ Last edited by 211985 on 2010-12-9 at 21:48 ] |
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我同意“光強(qiáng)和能量不能簡單的混為一談”的觀點。但是按照你說的激光強(qiáng)度分布有個積分的問題,這樣得到的總能量守恒。參見“AJP,56(2), 1988”.但是我們的模擬結(jié)果(基于麥克斯韋方程組)表明,這樣疊加以后的激光和一束強(qiáng)度為4I的單脈沖激光一摸一樣,打在等離子體上結(jié)果一樣。也就是說模擬結(jié)果表明,激光能量確實翻倍了。這就意味中不存在你說的積分問題和能量分布的問題,因為總得激光能量真的增加了。為什么? 原因可能是,基于麥克思維方程組的模擬結(jié)果只是驗證了疊加原理的正確性,得到能量翻倍,但是還是和粒子守恒得到的能量守恒相悖,問題還是沒有解決。 |
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仔細(xì)看了前面所有的回復(fù) 發(fā)現(xiàn)您是不喜歡反面意見的人 期待的是支持的聲音 您能回答光強(qiáng)(物理光學(xué)中的概念)與能量的關(guān)系嗎? 答案不需要您寫在帖子里 您口口聲聲說能量增加了 那就請回答 您討論的對象是什么 如何劃定和描述系統(tǒng)的 初態(tài)能量是什么 終態(tài)能量又是什么 不要漏掉 答案也不需要您寫在帖子里 ~~~~ 我只是個本科生 只學(xué)過大學(xué)物理 化學(xué)專業(yè)的 以上說的過程是高中老師告訴我的處理物理問題的一般方法 我就是按照這個方法去考慮問題的 結(jié)果是 能量守恒 或許您考慮的要深刻的多吧 如果是那樣 就不必在意我說過什么了 我會另外寫個帖子 |
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目前,綜合大家的回復(fù),我也請教了相關(guān)領(lǐng)域的教授,基本贊同neveruse的解釋。具體就是說: 1.對于兩束完全相同的激光完全疊加,此時形成(不是合成了)的激光不是兩束激光的簡單疊加,而是一束激光,但是這樣一束激光的能量你要計算的話,確實是原始單束激光能量的4倍。這樣的激光只能從激光器中發(fā)射,故能量來自于激光器。 也就是說原始的兩束激光和形成的激光不是一個系統(tǒng)了。此時我們的系統(tǒng)還應(yīng)該包括激光器。這樣,總體能量是守恒的。 2.對于部分無相差疊加的情況,也類似,再疊加的部分,無疑,能量增加了,導(dǎo)致這樣“形成”的激光能量也大于原始兩束激光能量之和,原因和1類似,因為這樣部分疊加的激光是從激光器中打出來的一束激光,多余的激光還是來自激光器。 3.對于部分人說積分問題,我覺得我這里討論的是完全疊加,或者部分完全疊加的情況,每一個點的相差都為0,所以貌似沒有積分的問題。 現(xiàn)在還有一個問題。針對1,如果“形成”的激光能量增加了,根據(jù)量子守恒,光子數(shù)目不變,頻率不變,為什么后來的激光能量高了,是不是頻率變了?我還是有點糊涂。請指教。 |
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有意思,學(xué)習(xí)了。 順著你的結(jié)論回答下這個問題: "現(xiàn)在還有一個問題。針對1,如果“形成”的激光能量增加了,根據(jù)量子守恒,光子數(shù)目不變,頻率不變,為什么后來的激光能量高了,是不是頻率變了?我還是有點糊涂。請指教。" 我認(rèn)為回答這個問題應(yīng)該先想清楚你說的這個“量子守恒”到底針對哪兩個情況(時間空間)。 根據(jù)你前面說的,你現(xiàn)在比較的已經(jīng)是出自同一個激光器(頻率不變)的 a)一束振幅A光強(qiáng)I的激光 和 b)一束振幅2A光強(qiáng)4I的激光。這兩種情況明顯光子數(shù)是不一樣的。 至于“量子守恒”,既然現(xiàn)在已經(jīng)沒有一個“合并”的物理過程,而只有激光器發(fā)出a和激光器發(fā)出b兩種情況,這兩者又沒有因果關(guān)系,就無從談起“守恒”與否。 |

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