Min första fråga lyder: Är det i många böcker beskrivna kravet på koherens endast en beskrivningsmodell för att enklare förklara varför interferens uppstår?

Min andra fråga lyder: I Youngs experiment från 1800 talets början användes en enkelspalt för att ”tvinga” vågorna att vara i fas då de nådde fram till dubbelspalten, så har jag uppfattat det. Men om koherensen inte spelar någon roll hade det räckt med att ljuset kom från samma källa, eller? Eller var enkelspaltens uppgift att filtrera bort oönskade frekvenser?

I den gamla kursboken Fundamentals of Physics av Halliday hittade jag följande: "For sustained interference in light waves to be observed, the following condition must be met: * The sources must be coherent—that is, they must maintain a constant phase with respect to each other.

A common method for producing two coherent light sources is to use one monochromatic source to illuminate a barrier containing two small openings (usually in the shape of slits). … Any random change in the light emitted by the source occurs in both beams at the same time,

Min tredje fråga lyder: Jag tolkar beskrivningen ovan av ”any random change in the light emitted by the source occurs in both beams at the same time” som att de enskilda fotonerna interfererar med sig själva, även om det inte sägs rakt ut i texten. Är min tolkning rimligt korrekt?

Mvh Karl Sitell
/Karl S, Rosendalsgymnaiet, Uppsala

Svar:
Karl! Det är bra frågor som man brukar säga när man inte kan svara. Nåja, lite skall vi kunna åstadkomma.

För det första så har ljus både vågegenskaper och partikelegenskaper. Vi får emellertid inte lura oss att se ljus (fotoner) som varken vågor eller partiklar. De är båda samtidigt, de har helt enkelt de egenskaper som elektromagnetisk strålning har. Vi får inte blanda ihop de förenklade fysikaliska modeller vi använder med verkligheten.

Nästan alla ljuskällor som finns i naturen ger inkoherent ljus. Den typiska ljuskällan är en stjärna som sänder ut ett kontinuerligt spektrum. Men även om koherensen är mycket låg kan man få fram ett utmärkt spektrum. Vi vet också från dubbelspaltexperimentet att vi får interferens även om antalet fotoner per tidsenhet är mycket lågt, se fråga 1807 . Vi kan uttrycka detta som att en foton kan interferera med sig själv eller som Feinman uttrycker det att sluttillståndet är summan av amplituderna för alla möjliga historier. Anledningen till att man har en spalt är att man vill ha ett litet föremål som kan ge en skarp bild (spektrallinje) i spektrografen.

Koherens är ett ganska brett och komplext begrepp, se Coherence_(physics) och laser . Man har perfekt koherens när två vågor svänger helt i takt. En laser genererar vågor som är ganska nära koherenta. Avvikelser på fullständig koherens kan bero på avvikelse i riktning, fas eller våglängd. För en dubbelspalt eller ett gitter gör det ingen skillnad om ljuset är koherent eller inte. Även inkoherent ljus (t.ex. från en stjärna) ger en rumslig uppdelning av olika våglängder. Om man vill förstå det som att varje foton interfererar med sig själv så är det OK. Man skall bara ha i minnet att ljus inte är partiklar och inte vågor utan helt enkelt ljus med de egenskaper som elektromagnetisk strålning har.

Det är kanske lättare att acceptera interferensfenomen för partiklar som elektroner eftersom den interfererande sannolikhetsvågen är mer abstrakt än en foton som man föreställer sig som svängande elektromagnetiska fält.

Jag förstår inte ditt utdrag ur Halliday.

Se även fråga 15948 .
/Peter E

Nyckelord: interferens [14];