¿Por qué la fuente de luz debería ser más grande en división de amplitud que la rendija en división de frente de onda?

En un libro de texto leí lo siguiente (énfasis añadido):

La división de amplitud es un método para lograr interferencia utilizando dos ondas que provienen del mismo punto en un frente de onda. Cada onda tiene una parte de la amplitud de la onda original. Para lograr la interferencia por división de amplitud, la fuente de luz debe provenir de una fuente mucho más grande que la rendija utilizada para la división de la interferencia del frente de onda. Sin embargo, la imagen producida se "localizará" en un lugar en lugar de encontrarse en cualquier lugar frente a las fuentes.

Por qué sería este el caso? Tal vez sea un problema de redacción, ¿a alguien le importaría explicarlo?

El libro de texto enseña la interferencia en la división del frente de onda y la división de amplitud, utilizando como ejemplos la difracción de una sola rendija y la interferencia de película delgada. Aquí está el texto en contexto:

Interferencia por división de amplitud

En la introducción a este subtema se mencionó que hay dos formas de proporcionar fuentes coherentes que puedan interferir. La doble rendija y las múltiples rendijas de Young obtienen sus ondas de interferencia tomando ondas de diferentes partes del mismo frente de onda. Debido a que todas las ondas de interferencia provienen del mismo frente de onda, estarán en fase entre sí.

Dondequiera que las ondas se encuentren, interferirán y se puede obtener un patrón de franjas en cualquier lugar frente a las fuentes (las rendijas). Dado que esta interferencia se puede encontrar en cualquier lugar, se dice que las franjas están "no localizadas".

La división de amplitud es un método para lograr interferencia utilizando dos ondas que provienen del mismo punto en un frente de onda. Cada onda tiene una parte de la amplitud de la onda original. Para lograr la interferencia por división de amplitud, la fuente de luz debe provenir de una fuente mucho más grande que la rendija utilizada para la división de la interferencia del frente de onda. Sin embargo, la imagen producida se "localizará" en un lugar en lugar de encontrarse en cualquier lugar frente a las fuentes.

Respuestas (2)

No hay suficiente contexto para interpretar completamente la cita. Sin embargo, la declaración parece ser incorrecta o engañosa.

Editar 26/06/20: Hay cierta ambigüedad en el significado de "fuente". Si un rayo láser se extiende hasta un diámetro de 1 pie y luego pasa a través de un difusor, ¿cuál es la fuente? ¿Es el rayo láser original o es el punto de 1 pie en el difusor? De hecho, la luz aguas abajo del difusor se puede "descifrar" y enfocar en un punto, por lo que diría que en este caso tiene sentido decir que la "fuente" es efectivamente un punto.

A menudo, el tamaño de una fuente se refiere a la cantidad de incoherencia: el punto más pequeño en el que se puede enfocar la luz. El tamaño de ese punto es una función de la incoherencia temporal y espacial. Para fabricar un interferómetro decente, es importante que el tamaño de la fuente sea pequeño en ese sentido, independientemente de si se trata de un interferómetro de división de frente de onda o de un interferómetro de división de amplitud.

La división del frente de onda se puede lograr mediante un par de espejos, cada uno colocado en una mitad diferente de un haz extendido. La división de amplitud se logra pasando un haz a través de un divisor de haz, reflejando una fracción de la amplitud del haz en una dirección y permitiendo que la otra fracción se transmita a través del divisor de haz.

El tamaño de la fuente original en ambos casos debe ser pequeño para obtener mejores resultados. "Desde el mismo punto en un frente de onda" sería infinitesimalmente pequeño, porque un punto es pequeño por definición.

La difusión del haz para la división del frente de onda se realiza fácilmente con una lente; y la distribución del haz al mismo tamaño para la división de amplitud se puede hacer fácilmente antes o después del divisor de haz.

Agregué más contexto a mi pregunta, echa un vistazo. Además, ¿podría explicar su respuesta con más detalle? No entiendo cómo el hecho de que "desde el mismo punto en un frente de onda" sea infinitesimalmente pequeño". implica que la fuente de luz debe ser pequeña tanto para la división del frente de onda como para la división de la longitud de onda. En tu último párrafo, ¿argumentas que es conveniente tener un haz pequeño porque luego podemos "esparcirlo" usando lentes? pero si es así, ¿no se requiere este proceso en algunos tipos de frentes de onda y divisiones de longitud de onda como la difracción de hendidura y la interferencia de película delgada?
He editado mi respuesta, con suerte aclarando la explicación.

Creo que el autor está tratando de asegurarse de que haya suficientes fotones desde muchos ángulos para que funcione la explicación de la "interferencia" de Huygens. Las ondas de agua están hechas de muchos átomos y se comportan en masa, los fotones se comportan como individuos y muchos experimentos de DS en realidad usan fotones individuales. Con fotones individuales aún surge el patrón que cuestiona la explicación histórica de Huygens/interferencia. Una explicación mucho mejor es la de Feynman. Ambas explicaciones funcionan bien matemáticamente, pero la de Huygens (todavía se enseña principalmente en la actualidad) no funciona para los experimentos de fotones individuales realizados en la década de 1960.

Eso es muy interesante, pero no veo por qué la división de la longitud de onda que ocurre con un solo fotón contradiría el principio de Huygens, porque hasta donde yo sé, el principio de Huygens se usa para explicar la interferencia de hendidura (división del frente de onda) no división de interferencia de amplitud, tal como con películas delgadas. Como se indica en mi pregunta: "Para lograr la interferencia por división de amplitud, la fuente de luz debe provenir de una fuente mucho más grande ...", usted dice que el libro intenta "asegurarse de que haya suficientes fotones desde muchos ángulos". pero eso no es necesario en la interferencia de división de amplitud.