Il 27 Ott 2007, 14:04, cometa luminosa <a.rasa_at_usl8.toscana.it> ha scritto:
> > > La fase � ininfluente per quanto riguarda l'energia trasportata.
> >
> > ? N� l'energia n� il flusso di energia sono funzioni lineari
> > dei campi, sono invece funzioni quadratiche. Finch� dici
> > che la densit� di energia in un onda piana non dipende
> > dalla fase d'accordo, ma sia la densit� di energia che il
> > flusso di energia in una sovrapposizione di onde
> > dipendono dalla fase relativa nella regione di sovrapposizione,
>
> Vero; intendevo riferirmi ad uno spostamento di fase di tutto il
> pacchetto d'onde, e al fatto che, per esempio, una variazione di fase
> dovuta ad un differente cammino ottico della luce che attraversa un
> preparato microscopico non viene rivelata come variazione di intensit�
> 8e quindi non si vede);
Non mi � chiaro a quale tecnica di microscopia ti riferisci ed a che
tipo di luce. Se si tratta di luce incoerente la differenza di cammino
ottico fra due fascetti semiriflessi non � facilmente osservabile in
concreto per ragioni statistiche, ma sappiamo bene che Huyghens
riusciva a mettere in evidenza figure di diffrazione usando luce
altamente incoerente :-)))
La teoria di Maxwell ha delle piccole
difficolt� a spiegare unitariamente entrambe le fenomenologie,
ma meno di quanto si potrebbe credere, se si rinuncia all'idea
di campi elettromagnetici dipendenti in modo liscio dalle coordinate
e senza fenomeni di gerarchie di scala, il fatto problematico �
che sorgenti incoerenti distinte non formano figure di interferenza,
ma mettere in evidenza la genuina natura quantistica di questa
circostanza non � impresa semplice. Anche se le spiegazioni
di oggi passano quasi tutte per la meccanica quantistica, a
parte poche relazioni costitutive in cui la costante di Planck non
pu� essere eliminata, molte delle fenomenologie che si
osservano sono dovute riconducibili a legami macroscopici fra
grandezze nelle quali la costante di Planck non compare affatto.
Un caso celebre � la famigerata questione dell'effetto di Hanbury
Brown Twiss. La teoria originale di Hanbury e Brown � una teoria
semiclassica della radiazione stellare, la spiegazione quantistica �
dovuta a Glauber, che ha preso il Nobel per questo, ma solo
qualche anno fa dopo che tecniche molto pi� raffinate avevano
messo in evidenza la correttezza delle predizioni di Glauber,
indipendentemente dall'effetto HBT che non ne evidenziava alcuna
necessit�.
infatti per poter rivelare tale differenza �
> necessario un procedimento particolare, quello del "contrasto di
> fase"; ma certo, questo stesso fenomeno, considerato nel modo in cui
> hai spiegato, � un'altra conferma di quello che hai detto, quindi �
> giusto specificare il contesto.
Gi�, c'� voluto di aspettare il 1934 perch� qualcuno proponesse
di rispolverare le osservazioni di Newton sugli strati sottili e quelle
di Huyghens e Fresnel sulla diffrazione :-))) Ed anche questo � fruttato
un Nobel a Zernicke, guarda caso compatriota di
Huyghens.
> > anche se in regime lineare l'effetto della fase svanisce fuori
> > dalla regione di sovrapposizione.
>
> Puoi spiegarmi?
La questione � semplice dal punto di vista dell equazioni di Maxwell
il vettore di Poynting calcolato nella regione di sovrapposizione
risente del cambiamento di fase di una delle due onde, il vettore
di Poynting fuori della regione di sovrapposizione non risente del
cambiamento di fase, esattamente come dicevi.
Sperimentalmente � difficile evidenziare questa circostanza:
se consideri luce coerente, per semplificare
la descrizione, o meglio onde elettromagnetiche di tipo Hertziano
ovvero se pensi ad onde teoriche di Maxwell quasi piane e che
viaggiano polarizzate con una data direzione, quando le due onde
attraversano un medesimo dominio si vengono a sommare i
campi ed il quadrato della somma dipende dalla capacit� che hanno
le fasi delle onde entranti e delle componenti riflesse di accordarsi.
Questo in ultima analisi dipende dalle frequenze.
Con opportuni arrangiamenti sperimentali si possono
costruire onde quasi stazionarie in una certa regione spaziale
grazie a riflessioni parziali multiple. La luce che attraversa la
regione di interferenza non ha la stessa fase della luce iniziale,
ma a parte l'attenuazione la sua energia riprende a fluire senza
risentire significativamente del cambiamento di fase relativa
delle diverse componenti. (ad essere pi� attenti teorici e pi�
attenti osservatori per� si pu� vedere qualche effetto
considerando il cambiamento di fase relativo di diverse
componenti di frequenza, specie nelle fasi transienti all'accensione ed
allo spegnimento dei dispositivi, si chiamano precursori di Brillouin
e sono effetti di interferenza di fase) Se si avesse la capacit� di
seguire la velocit� della luce nella regione di sovrapposizione facendo
inseguire la luce da parte di atomi molto veloci nei
due fascetti si dovrebbe riuscire a vedere l'alternarsi di zone oscure
e zone chiare, dovute alla fase relativa.
>
> > Ovviamente l'energia
> > totale si conserva e quella che non trovi da una parte la trovi
> > da un'altra, ma c'� questa sottigliezza che il flusso di energia
> > non � costante n� unidirezionale per due fasci le cui direzioni
> > e versi non siano allineati, le cui frequenze differiscano e/o le cui
> > fasi relative siano differenti fin dall'inizio.
>
> Molto interessante. A cosa � dovuto?
Essenzialmente al fatto che la luce � un fenomeno di interazione
fra coppie o n-ple di cariche. La disposizione relativa delle cariche
si fa sentire anche a distanza dalle cariche. Dato che per osservare
la luce si richiedono un minimo di una sorgente ed un dispositivo di
rivelazione, e dal momento che l'interazione coinvolge prodotti e non
solamente somme, emergono effetti quadratici sperimentabili
come assenza di energia in zone di interferenza distruttiva ed
aumento di energia in zone di interferenza costruttiva.
Gli effetti quadratici sono i pi� semplici e generici da osservare, e sono
tanto
generici quanto il principio di sovrapposizione lineare e la linearit�,
e per questa ragione si fa un grande uso, in fisica, di equazioni
differenziali lineari del secondo ordine e si definiscono grandezze
quadratiche
conservate come l'energia ed il flusso di energia associate con altre
grandezze come l'impulso delle sorgenti. Ma nei fenomeni
che coinvolgono feed-back fra sorgenti e rivelatori o feed-back nei
sistemi di rivelazione non � inconsueto osservare anche fenomeni
n� quadratici n� lineari. Ad esempio i fenomeni di localizzazione hanno
leggi di scala universali che non sono n� quadratiche n� lineari, ed un
attento fisico sperimentale non tarder� a mettere in evidenza una variet�
di questi comportamenti caratteristici in una grande variet� di sistemi,
anche quando, a prima vista, la teoria della localizzazione � qualcosa
di estremamente remoto, come nella chimica delle emulsioni fotografiche.
> > Quantisticamente il legame
> > fra
> > fase e numero di fotoni � anche pi� sottile: infatti maggiore �
> > la precisione con cui � nota la fase maggiore � l'indeterminazione
> > nel numero dei fotoni. Il che come torna con il discorso dei macigni
> > e dei granelli?
>
> Questo non mi � chiaro. Puoi dettagliare?
Mi aspettavo una risposta del tipo: torna pensando al
fatto che un fotone molto energetico pu� essere rivelato oppure
non rivelato, il laser non ha l'obbligo di emetterlo. Tuttavia questa
� una spiegazione molto estranea all'effettivo funzionamento dei
laser, anche se in pieno accordo con la teoria quantistica, della
quale i laser, in qualche misura possono fare a meno.
Mi occorrerebbe rispolverare un argomento che abbiamo discusso
molto tempo fa su questo ng a proposito degli effetti di coerenza nei
sistemi laser e maser. In breve la questione � che per avere un certo
grado di coerenza in un sistema devi avere il tempo materiale di
accordare coerentemente un gran numero di sorgenti, e questo,
anche intuitivamente causa una certa incertezza relativa in energia
che a sua volta influisce sul tempo
e la lunghezza di coerenza. In ogni sistema fatto di tanti oggetti hai,
schematicamente, due tipi di coerenza, quella a grande scala che
coinvolge tutte le sorgenti, e che puoi controllare ed affinare
regolando esclusivamente parametri esterni, e quella a piccola scala
che coinvolge un numero limitato di sorgenti. I due fenomeni di ordine
possono
risultare in assonanza o in competizione, ma il tempo caratteristico di
coerenza su piccola scala finisce per porre dei limiti sulla coerenza
a grande scala. La possibilit� di avere coerenza a grande scala � dovuta
essenzialmente al tempo caratteristico della coerenza a piccola scala
ovvero al modo in cui l'emissione indotta e l'emissione spontanea
del sistema sono regolate da scale temporali differenti.
La perplessit� che ho sull'esempio di un laser ad altissima energia
� nel fatto che anche teoricamente non riesco a prescindere dalla
fisica concreta per costruirlo. Mi risulta pi� semplice pensare a
laser a bassa intensit� in cui si possono produrre pochi fotoni per
volta, in quel caso allora si evidenzia che la coerenza tipica del laser
comporta una grande incertezza sul numero di fotoni.
> Ciao.
> Alberto.
>
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Received on Sat Oct 27 2007 - 20:22:02 CEST