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2024年12月1日 星期日

Match Oval


好 這次的迷團是


出處

等式a

kx = θ

當A、B、C是實數時


實數的case 完全難不倒我們的ChatGPT

當A、B、C是複數時


[ 等式左邊 ] 是 "橢圓上的點"
如果δ是實數,[ 等式右邊 ] 是 "線段上的點"
"線段上的點"再怎麼也不可能 = "橢圓上的點"

但如果δ是複數呢?

當x為複數,sin(x) 是一個橢圓

現在只要想辦法讓2個橢圓Match就行了

Round 1

無腦地使用上面的方法來找C和δ


(A/B)是複數怎麼辦呢?

出處

就這麼辦

最後會得到下面的結果

顯然沒有完全Match

但如果把粉紅色橢圓透過旋轉和縮放來與黑色橢圓對齊
再找出2個phase的差
不就能完全Match了嗎?

Round 2

冷靜點
先回頭看一下sin(kx+δ)是什麼

這不就是橢圓嗎
cosh(β)和sinh(β)正是橢圓的長軸或短軸

而A cos(kx) + B sin(kx)形成的黑色橢圓
其長軸和短軸的比可能是任意 ≥ 1的值

如果
cosh(β)和sinh(β)的比也能是任意 ≥ 1的值的話
就可以用sin(kx+δ)還原出任意比例的黑色橢圓了

出處

出處

coth(x) = cosh(x) / sinh(x)

是的它是

備註


在Geogebra裡用coth-1(x),它會自動換成tanh-1(1/x)
意思一樣

怎麼找出

A cos(kx) + B sin(kx)的傾斜方向?

這是1個求極值的問題
就是在找
讓 | A cos(kx) + B sin(kx) | 長度最短或最長的x


這種要懂很多三角函數的推導
我們還是看AI表演 🤠🍿🙂 That's tight


正常的話,把θ代入A cos(θ) + B sin(θ)
就會得到極大值點E


Geogebra

Bcomplex < Acomplex時,E為極大值點
Bcomplex > Acomplex時,E為極小值點

備註
Bcomplex < Acomplex時,向量(B,C)會落在y軸右方
這時的C / B是arctan能處理的合法值

Bcomplex > Acomplex時,C / B和合法值剛好差1個負號

旋轉和縮放


Geogebra

把PinkOval旋轉和縮放後變成GreenOval

修正相位


Geogebra

用內積找phase

為什麼是 phase / 2 呢?
為什麼座標沒有完全Match?

橢圓和圓不一樣


θ每次移動9度,可以發現點和點的間隔並不是固定的
所以不能直接用內積找phase


Geogebra

θ差一個負號怎辦?


Geogebra

kx = θ

使用外積

來判定軌跡的轉向 & phase前的正負號

Geogebra





咻咻咻咻


用更直觀的方法

旋轉對齊



Geogebra

這1個Geogebra只能Match橢圓
沒有處理圓和線段的case

極限值


為了能Match圓,sin(t+βi)的長短軸比必須 = 1
這時β = ∞

當β = ∞,sinh(β)和cosh(β)也是無限大
這時,sin(t+βi)是1個無限大的圓


sin(t+βi)的長短軸比 = ∞
sin(t+βi)才能接近沒有厚度的線段

為了能Match線段,sin(t+βi)的長短軸比必須 = ∞
這時β = 0



最後就用Kiss結束這1回合 🤠😗

2024年11月18日 星期一

重溫雙狹縫





1整天都在狹縫中求生存嗯 🤠🙃

以下內容來自


清大開放式課程 普物二

光程差


dsinθ 光程差

dsinθ是波長λ的整數倍時,2個波會同步
發生建設性干涉

ymax是建設性干涉的位置

從EM wave

線性疊加的角度來看




和差化積

光強I和S的關系

這裡的I指的是irradiance

n只是法向量,不含面積大小,所以沒有改變S的因次
假設S和n平行,則 I ≈ S

E(t)會隨時間而變,所以S是會閃爍的
但肉眼跟不上,所以直接取平均值< S >time

積分1/2


上面的 1/2 這樣來的

教授下面會用到的技巧


遮住1個狹縫時

可以寫成這樣

如此一來,2個狹縫都打開時

就可以改寫成這個

I的函數圖形




回顧上面的雙狹縫

把相位改寫如下
不影響積分1/2的結果



引入Phasor








繞射



有無限多個點光源

利用Phasor來處理繞射





感覺少畫了ωt

不管Em是直是捲還是更捲
Em都是固定長

補上ωt




繞射會從中心向外衰減

真實的雙狹縫實驗

應該要有繞射


和差化積後會得到下面的結果




另一種思路


和差化積?不用,1路捲到底就行了

補上ωt

上段phasor投影雖然看起來比下段phasor投影
但那只是假象
因為phasor投影的平均值都是1/2
真正有影響的是phasor長而不是phasor投影