Poissons sted

Arago-Poisson plet (nogle gange bare Poisson plet ) er en lys plet, der vises bag en uigennemsigtig krop, oplyst af en rettet lysstråle, i dens område af geometrisk skygge .

Dette fænomen er blevet en af de stærkeste bekræftelser af bølgeteorien om lys. Eksistensen af dette sted blev vist teoretisk i 1818 af Simeon Denis Poisson på grundlag af teorien foreslået af Augustin Fresnel . Det viste sig, at bag en stor rund, uigennemsigtig krop, lige midt i dens geometriske skygge, skulle der komme en lille lys plet. Poisson ønskede at bruge den åbenlyse absurditet i dette resultat som hovedargumentet mod Fresnels teori om diffraktion , men Dominique Arago oprettede et eksperiment, der bekræftede denne forudsigelse. Som et resultat viste dette resultat, der blev kendt som Arago-Poisson-stedet, at være et vægtigt argument til fordel for den nye bølgeteori.

Forklaringer af effekten

Elementær

Eksistensen af Arago-Poisson-pletten kan let forklares ud fra Huygens-Fresnel-princippet . Antag, at en plan bølge falder ind på en rund uigennemsigtig skive parallelt med skivens akse. Ifølge Huygens-Fresnel-princippet kan punkter på kanten af disken betragtes som kilder til sekundære bølger, og alle vil være sammenhængende . Alle disse bølger vil rejse den samme afstand fra kanten af skiven til ethvert punkt på dens akse. Som et resultat vil de komme til dette punkt i samme fase og intensivere , hvilket skaber et lyspunkt. Det skal bemærkes, at ved tilstrækkelig store afstande fra disken bliver det umuligt at observere stedet på grund af den rumlige dekohærens af de indkommende bølger.

Spredningsteori

Eksistensen af Arago-Poisson-pletten kan delvist forklares på grundlag af den generelle teori om spredning . Det samlede tværsnit af lysspredning ved en forhindring og den (komplekse) spredningsamplitude er relateret af relationen $\sigma _{\text{tot))$ $f$

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

kaldet den optiske sætning . Her er retningen af den indfaldende stråle. På grund af kontinuiteten af spredningsamplituden som funktion af spredningsretningen følger det derfor, at det differentielle fremadgående spredningstværsnit $\mathbf {n}$

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

forskellig fra nul, hvilket svarer til en lys plet bag kroppen. Vi bemærker, at denne forklaring ikke er helt nøjagtig, da beskrivelsen af lys ved hjælp af spredningsamplitude og tværsnit kun er mulig i en afstand, der er stor sammenlignet med kroppens dimensioner, men ved sådanne afstande bliver det vigtigt at tage hensyn til sammenhængen af bølgerne, og derudover bliver det umuligt nøjagtigt at sammenligne dimensionerne af den geometriske kroppens skygge og den tilsvarende lysplet.

Oprettelse af akustiske luftspejlinger

Poisson-spot-effekten kan manifestere sig ikke kun i optik, men også i akustik . Et eksempel på en sådan manifestation er skabelsen af akustiske luftspejlinger [1] . Essensen af effekten ligger i det faktum, at for lydfrekvenser i størrelsesordenen 1-4 kHz er lydbølgelængden sammenlignelig med størrelsen af et menneskeligt hoved. Derfor er det muligt at skabe en situation, hvor kilden er placeret på den ene side af hovedet, og den maksimale intensitet på grund af Poisson-pleteffekten opstår nær den anden side. Derfor ser det ud for en person, at lyden kommer fra den forkerte side - der opstår et fatamorgana. For at observere effekten er der behov for særlige forhold, og i det virkelige liv observeres det sjældent.

Noter

↑ Bertram Schwarzschild. Det vildledende akustiske lyspunkt (eng.) (utilgængeligt link) . Fysik i dag (01.02.2010). Dato for adgang: 2. februar 2010. Arkiveret fra originalen 27. marts 2012.

Litteratur

Sivukhin DV Almen kursus i fysik. — M. . - T. IV. Optik.