两束光干涉相消后能量去哪了,光受到干涉能量会变吗

78 当两道光束互相干涉并产生暗区时,能量发生了什么变化?光干涉相消能量去哪了

《你知道吗?——现代科学中的100个问题》

阿西莫夫著 暴永宁等译 碧声扫 https://www.tuenhai.com 整理

光束可以认为是由一列波所组成的。如果两道光束以一个小角度相遇,那么,一道光束的各个波可能与另一道光束的各个波以这样的方式相遇,就是:一个波的向上运动恰好碰上另一个波的向下运动,反过来也是这样。这时两个波就相互“干涉”,并且部分或甚至全部相互抵消。结果,两个波以这种方式结合起来所产生的光,其强度小于这两个波中任何一个波单独产生的光的强度

但是每个波列都代表一定的能量。如果一个波抵消另一个波,在原来存在着光的地方造成暗区,那么,这是不是意味着能量消失了呢?

当然不是!物理学的基本定律之一就是能量不灭,这就是“能量守恒定律”。在干涉中、某些能量不再以光的形式存在。这样,就必定有完全相等的能量以某种其他形式存在

组织得最差的能量形式就是构成物质的粒子的无规则运动,我们把它称为“热”。当能量改变形式的时候,总是倾向于失去组织性,因此,当能量似乎已消失的时候,最好是去寻找热,寻找比以前更高的速度作无规则运动的分子

光发生干涉时的情况就是如此。从理论上说,你可以这样安排两道光束,让它们完全干涉。这时,让这两道光束投射到一个屏幕上,屏幕会完全黑暗。但是在这种情况下,屏幕就会变热。能量并没有消失,它只是改变了形式而已

下面的情况属于同样的问题。假定你给一个钟上紧发条,那么,这个发条就比没有上紧的同样的发条含有更多的能量。现在假定你让这上紧的发条溶化在酸中。这时,能量发生了什么变化呢?

这时能量同样转化为热。如果你在开始时拿出两杯温度相同的酸溶液,然后让未上紧的发条溶化在一杯酸溶液中,而让上紧了的发条溶化在另一杯酸溶液中(把两杯溶液互换也是一样),结果,溶解了上紧发条的溶液的温度会比溶解了未上紧发条的溶液高一些

一直到1847年,在物理学家彻底了解了热的性质之后,能量守恒定律才被人们所理解

从那以后,由于坚信这个定律,人们才对一些基本现象有了新的了解。例如,在放射性嬗变中所产生的热比十九世纪物理计算所预料的要多,到爱因斯坦提出了他的著名方程E=mc^2(碧声注:c的2次方),表明物质本身是一种能量形式之后,这个问题才得到解决

同样,在某些放射性嬗变中所产生的电子的能量太少了。1931年,泡利并不认为这种现象违背了能量守恒定律,而且提出了这样的看法:这时不但产生了电子,还产生了另一种粒子——中微子,中微子带走了其余的能量。他的看法是对的

阿西莫夫《你知道吗?——现代科学中的一百个问题》科学普及出版社 1984年

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