Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Феинман Р. -> "КЭД Странная теория света и вещества" -> 18

КЭД Странная теория света и вещества - Феинман Р.

Феинман Р. КЭД Странная теория света и вещества — M.: Наука, 1988. — 144 c.
ISBN 5-02-013883-5
Скачать (прямая ссылка): stsiv1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 54 >> Следующая


Нева V

ч Холодный Воздух у

Теплый Воздух

Дорога

Рис. 31. Нахождение самого быстрого пути объясняет, как устроен мираж. В теплом воздухе свет распространяется быстрее, чем в холодном. Кусочек неба представляется лежащим на дороге, так как часть света от неба попадает в глаза, отразившись от дороги. Нам кажется, что мы видим небо на дороге только в одном случае, когда оно отражается в воде. Поэтому мираж кажется нам водой

потому, что дорога покрыта лужами (частичное отражение света от одной поверхности). Но как вы можете увидеть небо на дороге, если на ней нет воды? Надо вам сказать, что свет распространяется в прохладном воздухе медленнее, чем в теплом, и, чтобы увидеть мираж, наблюдатель должен находиться в прохладном воздухе, слой которого расположен над слоем горячего воздуха, непосредственно над поверхностью дороги (см. рис. 31). Каким образом можно смотреть вниз и видеть небо, будет понятно, если найти

48

траекторию наименьшего времени. Займитесь этим дома — об этом занятно подумать и это очень легко выяснить.

В рассмотренных нами примерах (свет отражается от зеркала и свет проходит через воздух, а затем через воду) я сделал некоторое допущение: для простоты я рисовал разные пути распространения света в виде ломаных линий — двух прямых, расположенных под углом друг к другу- Но мы не должны принимать как должное то, что свет распространяется по прямой в однородной среде, например, в воде или в воздухе. Даже это объясняется общим принципом квантовой теории: вероятность события вычисляется при помощи сложения стрелок для веек способов, которыми могло произойти событие.

Рис. 32. При помощи квантовой теории можно объяснить, почему кажется, что свет рас пространяется по прямой. Изучение всех возможных траекторий показывает, что для каждой изогнутой траектории имеется близлежащая траектория, значительно более короткая, следовательно, требующая меньше времени (и существенно отличающаяся направлением стрелки). Только траектории, близкие к прямой траектории D, имеют стрелки, указывающие почти в одном направлении, так как у них почти одинаковое время Важны только эти стрелки, так как из них складывается большая результирующая стрелка

Итак, следующее, что я хочу показать вам,— это как, складывая стрелочки, увидеть, что свет распространяется по прямой. Поместим источник и фотоумножитель соответственно в точках SnP (см. рис. 32) и рассмотрим все пути — самые разнообразные кривые — по которым свет может попадать из источника в детектор. Потом мы нарисуем маленькую стрелку для каждого пути — и мы хорошо усвоили наш урок!

Для каждой кривой, например для траектории Л, существует соседняя траектория, которая намного прямее и ощутимо короче,— т. е. движение по ней занимает намного меньше времени. Но там, где траектории становятся почти прямыми — например в С, соседний, более прямой путь

49

занимает почти такое же время. Вот там, где стрелки складываются, а не взаимно уничтожаются, там и идет свет.

Важно обратить внимание на следующее: единственная стрелка, соответствующая прямолинейной траектории через точку D (рис. 32), не может объяснить вероятности того, что свет попадет из источника в детектор по такому пути. Близкие, почти прямые траектории (через С и Е, например) также играют важную роль. Поэтому свет, на самом

Время



Рис. 33. Свет распространяется не только по прямой, но и по близлежащим тра« екториям. Когда два кубика раздвинуты настолько, чтобы между ними поместились эти соседние траектории, фотоны, как им и положено, летят в Я и почти никогда не попадают в Q

деле, распространяется не только по прямой. Он «обнюхивает» соседние траектории вокруг нее и использует небольшую часть ближайшего пространства. (По этой же причине и зеркало должно быть достаточного размера, чтобы нормально отражать: если зеркало слишком мало для пучка соседних траекторий, свет рассеивается во многих направлениях, ^ куда бы вы ни поставили зеркало.)

Давайте более тщательно исследуем этот пучок траекторий света, поместив источник в S, фотоумножитель в Р, а между ними — два кубика, чтобы траектории света не расходились слишком далеко (см. рис. 33). Теперь поста-

50

бим второй фотоумножитель в Q, под Р, и опять будем считать, ради простоты, что свет может попасть из S в Q только по ломаным траекториям, состоящим из двух прямых отрезков. Что происходит? Когда промежуток между кубиками достаточно широк и может пропустить много соседних траекторий в P и в Q, стрелки для траекторий, ведущих в Р, складываются (потому что все пути в P занимают почти одинаковое время), а стрелки для траекторий, ведущих в Q, взаимно уничтожаются (потому что между этими траекториями имеется значительная разница во времени). Так что фотоумножитель в Q не щелкает.

Время


I



ш


Время її

Рис. 34. Когда просвет сжат настолько, что остается только несколько траекторий, в Q попадет почти столько же просочившегося сквозь узкую щель света, сколько и в Р. Это связано с тем, что осталось слишком мало стрелок, соответствующих траекториям, ведущим в ?, чтобы они могли нейтрализовать друг друга
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 54 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed