¿Cómo encontró Arago el Arago Spot sin un láser?

Famosamente, Poisson demostró que el modelo de onda de luz de Fresnel predeciría un punto brillante en el mismo centro de una sombra circular, lo que interpretó como un resultado absurdo. Pero Arago pudo realizar el experimento, dando una fuerte evidencia hacia la teoría ondulatoria de la luz.

Hoy en día, podemos replicar el experimento con un láser y cualquier objeto pequeño y suficientemente circular.

Pero... Arago no tenía láseres en su época. El artículo de Wikipedia (y las fuentes generales de Internet) dice que moldeó un círculo metálico en una placa de vidrio con cera, pero no menciona nada sobre la fuente de luz. ¿Cómo generó una fuente de luz coherente, o si no lo hizo, cómo realizó el experimento? (¿Está siquiera documentado?)

Parece muy difícil encontrar información al respecto. Aparentemente los detalles están en un informe publicado por Arago en 1819 y llamado simple "informe Arago".
kth.se/social/files/55f1b177f276540261b6a04b/arago092015.pdf Experimento moderno, pero con luz blanca.
Se utilizaron fuentes puntuales para la luz coherente. consulte la página 5 aquí optics.hanyang.ac.kr/~shsong/9-Coherence.pdf . consulte también el experimento de Young en.wikipedia.org/wiki/Young%27s_interference_experiment . Además, si la fuente estuviera muy lejos, la aproximación de onda plana sería buena.
Sin embargo, ¿las fuentes puntuales son realmente coherentes? :/ [oh @JohnRennie supongo que no tiene por qué ser, interesante]
Creo que lo que se necesita es la coherencia espacial, no la coherencia temporal. Para generar coherencia espacial, solo necesita una fuente puntual. Entonces, hacer brillar una luz blanca muy brillante a través de un agujero de alfiler hará el trabajo.
Aquí está la nota de Arago sobre el experimento, Arago es demasiado detallado para mí, disfrútalo si puedes: books.google.com.au/…
no es como si la luz natural coherente no estuviera disponible en ese entonces, solo tenías que seleccionar una pequeña porción de espectros de un arco iris refractado como tu fuente coherente

Respuestas (2)

¿Cómo generó una fuente de luz coherente, o si no lo hizo, cómo realizó el experimento? (¿Está siquiera documentado?)

Lo más importante es que el objeto de enfoque sea redondo, luego la fuente de luz debe ser lo suficientemente pequeña para que el centro del área de proyección no sea iluminado por los rayos incidentes; por ejemplo, el Sol y la Luna no producen este efecto en la superficie de la Tierra.

Para que se vea un spot de Aragón :

"Las dimensiones de la configuración deben cumplir con los requisitos para la difracción de Fresnel . Es decir, el número de Fresnel debe satisfacer

F = d 2 λ 1 ,

dónde

d es el diámetro del objeto circular,

es la distancia entre el objeto y la pantalla,

λ la longitud de onda de la fuente.

Finalmente, el borde del objeto circular debe ser lo suficientemente suave.

Estas condiciones juntas explican por qué el punto brillante no se encuentra en la vida cotidiana.

Ver el artículo de Physics World: " El punto en la sombra ":

"Según el trabajo de Fresnel, si la luz brillara sobre una obstrucción circular, aparecería un punto brillante en el centro de la sombra, tan brillante como si la obstrucción no estuviera allí. ¡Tonterías obvias! No solo eso, las ecuaciones de Fresnel indicaron que la luz que brilla a través de un agujero circular podría producir una mancha oscura en el medio.

Sin embargo, el jefe del comité era François Arago, uno de los pocos científicos franceses además de Fresnel que conocía el trabajo de Young y, por lo tanto, podía apreciar las contribuciones de Fresnel. Arago realizó el experimento con una llama, filtros y un disco metálico de 2 mm adherido a una placa de vidrio con cera. Para sorpresa de todos y disgusto de Poisson, Arago observó el lugar y Fresnel ganó la competencia.

...

Si la demostración es tan simple, le pregunté a Metcalf, ¿por qué no se descubrió antes en cosas como los eclipses? “La Luna no es lo suficientemente redonda”, resopló. “¡Todas esas montañas! El Sol no es una fuente puntual de luz coherente. La gente no siempre tuvo punteros láser”. el punto critico

El episodio ilustra las ambigüedades del descubrimiento. ¿Quién es el descubridor? Fresnel, ¿quién produjo el marco original? Poisson, quien mostró que la mancha era una consecuencia directa pero estaba firmemente convencido de que no existía. Arago, ¿quién hizo el experimento? Además, resultó que otros dos científicos habían notado la mancha un siglo antes, pero no sabían qué hacer con ella.

¿Qué pasa con la Academia Francesa, cuyas acciones pusieron en marcha el descubrimiento? ¿Young no jugó un papel? ¿Incluso Newton? Además, la mancha es solo una ilustración de un fenómeno más general en el que los patrones de obstrucción complementarios producen resultados de difracción complementarios, descritos por el teorema de Jacques Babinet".

Tengo entendido que la característica importante de la fuente de luz es su tamaño, no su coherencia. El artículo de wikipedia se refiere a una "fuente puntual". Un láser es una buena aproximación a una fuente puntual.

Pero creo que el tamaño de la fuente debe ser pequeño en relación con el objeto que bloquea la luz, por lo que los requisitos no son tan estrictos. (Sería difícil si el tamaño de la fuente fuera pequeño en relación con la longitud de onda). Puede hacer una fuente puntual simple invirtiendo una cámara oscura. Básicamente, una luz brillante en una caja con un orificio muy pequeño en un lado le dará algo que es una fuente puntual lo suficientemente buena para el experimento de Arago.