ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Николай Архипов / Запись

СКОРОСТЬ СВЕТА

29.12.2007
23:50
Свет проходит через прозрачное вещество со скоростью, меньшей чем c.
Чем вызвано это замедление: многократным поглощением и переизлучением фотонов или же снижением их скорости?
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

30.12.2007 18:00#
Скорость света
Замедление связано с инерференциейй падающего и переизлученного света. Это было хорошо "на пальцах" объяснено в одной из популярных книг Р.Фейнмана. Увы, забыл в какой именно, но возможно (лишь возможно) книжка называется "Эта странная теория света и вещества". А еще полезнее попробовать рассмотреть задачу самостятельно. В общем случае требуется владение неким мат. аппаратом, но если пластинка вещества очень тонкая (много тоньше длины волны) то и без сколь-нибудь сложного мат.аппарата можно сообразить, что наложение падающего и переизлученного света приведет к некому сдвигу фазы волны за пластинкой. Сдвиг фазы это некая временная задержка. Ну а дальше и до замедления скорости в толстой пластинке не так уж далеко.
03.01.2008 13:24#
Скорость света
Александр, Вы объяснили замедление света в прозрачном веществе с ВОЛНОВОЙ точки зрения.
Как это можно объяснить, рассматривая фотоны как частицы?
Их замедление может быть вызвано:
а) их врЕменными "остановками" при каждом очередном поглощении-переизлучении;
б) уменьшением их скорости вследствие воздействия полей частиц вещества.
Но как с корпускулярной точки зрения объяснить ПРЕЛОМЛЕНИЕ светового луча??
05.01.2008 17:26#
Скорость света
Автор: Николай Архипов ( nikolaj )
Александр, Вы объяснили замедление света в прозрачном веществе с ВОЛНОВОЙ точки зрения.
Как это можно объяснить, рассматривая фотоны как частицы?


Фотоны хоть и частицы, но частицы квантовые, которые интерферируют как волны. Вообще подавляющее число оптических явлений описывается на уровне классических уравнений Максвелла. Даже трудно (но можно) придумать примеры, когда бы надо было свет рассматривать с квантвых позиций.

Конечно: и с точки зрения классической механики частиц кое-какие явления можно объяснить, как еще Р. Декарт в своей "Диоптрике" делал. Но это, пожалуй, представляет только исторический интерес. Если интересуетесь -- почитайте Декарта эта книга есть в переводе на русский. А я уж на эту тему распространяться не буду, не обессудьте...
05.01.2008 20:19#
Скорость света
Опираясь на свое, ненаучное мнение!
Представьте себе пространство, наполненное материей околонулевого состояния, колеблющейся вокруг нуля системы измерений. Положительные полуволны - это видимые кванты - фотоны. Их можно представить себе как дискретные частицы, а можно как волновые эффекты, и они как будто летят в пространстве( мы же не видим отрицательные полуволны).
А если эти колебания попадают в структуру вещества( прозрачное стекло - это вещество, образованное из материи), то они тормозятся полями взаимодействия элементов вещества. Соотношение между полями взаимодействия и колебаниями материи околонулевого состояния может привести не только к замедлению скорости света, но и к погашению этих колебаний - если среда "непрозрачная".
05.01.2008 21:25#
Скорость света
Выйдя из прозрачного вещества, фотоны вновь приобретают скорость c. При этом их энергия не уменьшилась по сравнению с их энергией на входе в вещество.
В чем причина такого самовозмещения?
05.01.2008 21:54#
Скорость света
Энергия на выходе уменьшилась, свет стал менее ярким, амплитуда колебаний стала меньше. А скорость колебаний - их частота - увеличилась, не тормозится структурой вещества. До "с" не дотягивает пока, потому что "с"- это в вакууме.
А атмосфера это тоже вещество, которое тоже немного влияет на скорость, т.е. на частоту колебаний материи околонулевого состояния.
Эти мои рассуждения те, которые не наука, назовут лженаукой.
Будьте здоровы и успехов.
А рассуждать все равно интересно.
05.01.2008 22:28#
Скорость света
> Энергия на выходе уменьшилась, свет стал менее ярким, амплитуда колебаний стала меньше.

По-моему, свет становится менее ярким из-за поглощения части фотонов веществом.

> А скорость колебаний - их частота - увеличилась,

Было бы так -- после прохождения света через вещество его спектр сдвигался бы в фиолетовую сторону.

> До "с" не дотягивает пока, потому что "с"- это в вакууме.

Просто я пренебрег оптической плотностью воздуха.

> Будьте здоровы и успехов.

Спасибо. И Вам того же.

> А рассуждать все равно интересно.

Согласен.
06.01.2008 09:09#
Скорость света
Про поглощение части фотонов - Вы исходите из того, что фотоны летят со световой скоростью от лампочки или от далекой звезды через пустое пространство. Я представляю себе это по другому - за фотоны принимаются положительные полуволны колебаний эфира (материи переходного -околонулевого- состояния). Это просто волны колебаний. Ничего никуда не летит.
Для того, чтобы свет изменил свой цвет, надо сильно изменить "с". Поставьте здоровенный стеклянный куб и посмотрите на выходе. Цвет света наверняка изменится. А если этот куб будет неоднородной по плотности структурой, то на выходе будет вообще радуга. А если туда еще подмешается воздействие магнитных силовых линий Земли (они наиболее сильны у полюсов) - то появится северное сияние.
Это мой личный "ненаучный" подход. Поэтому ссылки на него в наукообразных рассуждениях просто некорректны.
Опять Я. Дум высоких полн. Чего и Вам желаю.
06.01.2008 11:45#
Скорость света

Ответ пользователю pasha на сообщение от 2008-01-06 09:09:00

> Про поглощение части фотонов - Вы исходите из того, что фотоны летят со световой скоростью от лампочки или от далекой звезды через пустое пространство.

Откуда они летят -- неважно. А летят они в данном случае через прозрачное вещество.

> Для того, чтобы свет изменил свой цвет, надо сильно изменить "с".

Цвет монохроматичного (одноцветного) света зависит ТОЛЬКО от его частоты. Длина волны и скорость света здесь неважны!

> Поставьте здоровенный стеклянный куб и посмотрите на выходе. Цвет света наверняка изменится.

Белый цвет есть смесь различных цветов.
Если луч света входит в прозрачное тело под непрямым углом к его поверхности, то он преломляется. При выходе это происходит еще раз.
Различные цвета преломляются по-разному, поэтому белый свет превращается в радугу.
Лазерный луч сохраняет свой цвет после любых преломлений, так как он строго одноцветный.

> А если этот куб будет неоднородной по плотности структурой, то на выходе будет вообще радуга.

Радуга будет и при кубе однородной плотности. Конечно, если входящий свет немонохроматичный, и луч падает не под прямым углом к грани куба.

> А если туда еще
подмешается воздействие магнитных силовых линий Земли (они наиболее сильны у полюсов) - то появится северное сияние.

Для полярного сияния нужны достаточно интенсивные космические лучи и разреженная атмосфера. Магнитное поле Земли -- лишь "ловушка" для космических лучей.

06.01.2008 12:58#
Скорость света
Откуда летят фотоны - действительно не важно. Важно летят ли они вообще.
Я думаю, что они не летят, что это просто колебания.
Цвет света зависит от частоты, а это и есть длина волне.Чем выше частота колебания, тем меньше длина волны.
А если представлять свет как колебания, то и скорость его распространения будет зависеть от частоты (длины волны).
Если свет попадает в куб не под прямым углом, то для него,света, это будет как неоднородность куба - Разные части фронта волны пройдут разные расстояния в среде вещества, их частота изменится по разному - на выходе радуга.
А свет от космических объектов это что, не космические лучи?
Чуть позже я скажу про свет и эффект Доплера.
Много думать вредно, могут извилины от напряжения выпрямиться и придет Альцгеймер, погостить.
Отдыхайте побольше, а думайте только в перерывах.
06.01.2008 14:07#
putnik
Скорость света
> А если представлять свет как колебания, то и скорость его распространения будет зависеть от частоты (длины волны).

Это как это?
Т.е. вы хотите сказать, что в вакууме свет с разной частотой (длиной волны) распространяется с разной скоростью??? :-)

Будь это так, астрофизики давно бы это заметили... :-)
06.01.2008 14:57#
Скорость света
Скорость света, как мне кажется, определена экспериментально по распространению белого света. С определенной степенью точности и долей вероятности.
А изменение скорости света в диапазоне его частот будет очень мало.
Но мы упираемся в "что такое свет"?
Летают ли в пространстве фотоны?
И мы попадаем в космологические исследования.
"Такой сдвиг спектральных линий,"красное смещение", возникает всегда,когда расстояние между источником и приемником света возрастает со временем (эффект Доплера)".
Острова в океане темной энергии. Д.ф-м.н. Караченцев,Чернин.
Так вот Христиан Доплер в 1842 г. описал сдвиг частоты колебаний. Он тогда понятия не имел о переносящих свет фотонах как квантам энергии с нулевой массой. А мы его расчет берем, и под летящие с постоянной скоростью фотоны подсовываем.
Подчеркиваю - это мое личное мнение, я очередь за Нобелем не занимал, в смысле не я крайний.
06.01.2008 15:46#
putnik
Скорость света
> Скорость света, как мне кажется, определена экспериментально по распространению белого света. С определенной степенью точности и долей вероятности.
А изменение скорости света в диапазоне его частот будет очень мало.


Но свет от звезд преодолевает многие килопарсеки расстояния, и движется в космосе тысячелетиями... :-)
Будь у составляющих света разные скорости, это не осталось бы незамеченным... :-)

PS: Эффект Доплера действует на свет всех частот без разбора. :-)
06.01.2008 16:53#
Скорость света
Ну вот. Вы тоже считаете, что свет движется,даже через Мегапарсеки.
А я считаю, что ничего там не движется в нашу и не нашу стороны.Я про колебания. Колеблющаяся материя так на месте и остается.А мы видим только колебания этой материи. И про Доплера я так же . Он описал эффект изменения колебаний, а не движения чего-то от и до через килопарсеки. Всяких колебаний: акустических, волн на море, электромагнитных в радиолокации и света всех цветов радуги. Если понимать свет как колебания чего-то (раньше говорили эфира, еще раньше акаши) . Сейчас осторожно говорят колебания космического вакуума. Хотя слово vakuum в переводе с латинского - ничего.
Как ничего может колебаться я не представляю, Доплер тоже.
06.01.2008 17:51#
putnik
Скорость света
> Ну вот. Вы тоже считаете, что свет движется,даже через Мегапарсеки.
А я считаю, что ничего там не движется в нашу и не нашу стороны.Я про колебания. Колеблющаяся материя так на месте и остается.А мы видим только колебания этой материи.


Прочитайте свое предыдущее высказывание:

> А если представлять свет как колебания, то и скорость его распространения будет зависеть от частоты (длины волны).

Здесь вы прямо говорите о его скорости. Скорости его распространения.

Я ведь как и многие не против представления света как колебаний.
Смущает только ваше предположение, что его скорость (скорость его распространения) зависит от его частоты (длины волны). :-)
Вот это очень вряд ли... Это не осталось бы незамеченым астрофизиками. :-)

PS: Говорим мы о скорости или о фазовой скорости, это ничего не меняет. :-)
06.01.2008 19:01#
Скорость света
"Скорость зависит от его частоты(длины волны).:-) Вот это очень вряд ли..."
По этому поводу из опыта (я одно время занимался радиолокацией)
РЛС метрового диапазона вращаются медленно - чтобы отраженный от цели сигнал успел добежать обратно в антенну.
А РЛС сантиметрового диапазона,той же дальности, вращаются быстро. У них сигнал быстрее летает.
Чуть подробнее, с формулами, в ответе nikolaj -ю (см. ниже)
06.01.2008 19:26#
catty_cat2
Скорость света

Автор: Павел Багинский (pasha) "Скорость зависит от его частоты(длины волны).:-) Вот это очень вряд ли..."

Напротив. Есть такая очень правдоподобная гипотеза, что скорость света резко возрастает при достаточно большой частоте фотонов...

06.01.2008 19:32#
Скорость света

Ответ Котофеичу

Возможно. Но частота, должно быть, должна быть запредельной -- какая очень редко наблюдается.

06.01.2008 19:36#
catty_cat2
Скорость света
В начальный момент БВ частота вообще бесконечна. В процессе расширения скорость света падала и постепенно достигла ее современного значения.
06.01.2008 19:45#
Скорость света
То, что Вы приводите в кавычках, это не я сказал, это putnik см. выше.
А про частоту фотонов - это занятно. Только непонятно что такое фотоны, на таком бытовом уровне, ненаучном. На научном я и так знаю, это неинтересно.
06.01.2008 19:54#
catty_cat2
Скорость света
Это не то чтобы занятно, но позволяет многое объяснить в космологии, не прибегая к надуманным и математически противоречивым идеям типа инфляции.
06.01.2008 20:38#
Скорость света
Не первый раз Вас встречаю в обсуждениях - приятно пообщаться.
Если есть время и интересуют надуманные проблемы в космологии - почитайте мою мысль в дневнике pasha здесь же в "Элементах". Там можно даже комментарии оставить любого содержания. Обидеть меня, как мне уже говорили, нельзя никак, потому что абсолютно свободен и мысль - это просто хобби.
06.01.2008 19:26#
Скорость света

Ответ пользователю pasha

Сантиметровые и метровые электромагнитные волны в одинаковой среде распространяются с одинаковой скоростью.
Настоящая причина различных скоростей вращения разных РЛС Вам как специалисту должна быть известна. Впрочем, я знал классного электрика, ничего не смыслившего в теории электричества.

06.01.2008 20:31#
Скорость света

Мы, электрики, прежде чем что-нибудь сказать, смотрим в справочник(или в словарь).

Цицирую: Скорость света - скорость распространения электро-магнитных волн. Скорость света в вакууме - предельная скорость распространения любых физических воздействий. Скорость света в веществе зависит от частоты электромагнитных волн. В среде скорость света зависит от его частоты (длины волны).

  От себя: частота f зависит от периода повторения Т, который есть отрезок времени.

  скорость - есть длина пути во времени. связь улавливаете? см. ниже , с формулами.

А сюда пристегните скорость распространения электромагнитных волн РЛС различных диапазонов в среде (атмосфере) - у них разная частота (длина волны)

06.01.2008 21:11#
putnik
Скорость света
>> Смущает только ваше предположение, что его скорость (скорость его распространения) зависит от его частоты (длины волны). :-)
Вот это очень вряд ли... Это не осталось бы незамеченым астрофизиками. :-)

> По этому поводу из опыта (я одно время занимался радиолокацией)
РЛС метрового диапазона вращаются медленно - чтобы отраженный от цели сигнал успел добежать обратно в антенну.
А РЛС сантиметрового диапазона,той же дальности, вращаются быстро. У них сигнал быстрее летает.


В статье "Скорость света в вакууме" (опубликована в УФН №12 1952г) приведены описания экспериментов и результаты по определению скорости света в вакууме при разных частотах и разными методами за последние полтора века.

Там в табл.I разделе Б "Микрорадиоволны" (стр.605 УФН или стр.7 pdf-файла) есть скорости распространения радиоволн разной частоты (от 50 до 3000 Мгц) в вакууме.
Они ОДИНАКОВЫ (в пределах оч.малой погрешности). :-)
Посему, разная скорость вращения РЛС вызвана видимо совсем другими причинами.

Также обратите внимание на цитату из этой статьи:
"Таким образом, измерения охватывают (с небольшими пропусками) интервал частот от нуля до 1022гц. Как и следовало ожидать, нет никаких оснований сомневаться в отсутствии дисперсии скорости света в вакууме во всем этом огромном интервале частот. Результаты основных измерений скорости света, выполненных до 1952г., сведены в таблице I." (самое начало стр.607 УФН или стр.9 pdf-файла)

Тем не менее, в свете вашего вопроса, можно было бы наверное провести достаточно простой ПРЯМОЙ эксперимент по сравнению скоростей света для двух разных частот. :-)
Типа - одновременное излучение этих волн источником, большая база, вакуум (космос), и сравнение времени прихода этих волн в приемник.
Это бы принципиально ответило на вопрос: "Одинаковы скорости волн разной частоты, или нет."
06.01.2008 21:23#
Скорость света
Вы говорите о скорости света в вакууме. А я про РЛС на земле, я пока уже не космонавт и там не бывал.
А вот скорость распространения э-м. волн в среде неодинакова. Рлс на Земле находятся в среде - атмосфере. Здесь и скорость света не такая, как в вакууме.
Я про это только что писал , см. ниже комментарии nikolaj -ю
06.01.2008 21:28#
putnik
Скорость света
> Вы говорите о скорости света в вакууме. ... Рлс на Земле находятся в среде - атмосфере. Здесь и скорость света не такая, как в вакууме.

Большая часть экспериментов проводилась именно в воздухе. :-) (см. например самый последний абзац статьи).
Вы все-таки прочитайте статью. :-)

PS: Вообще-то, изначально наш спор шел исключительно о скоростях света разной частоты в ВАКУУМЕ. :-)
06.01.2008 21:51#
Скорость света
Про экспериментальное определение скорости света я прочитал достаточно много и еще почитаю обязательно.
Интереснее узнать количество фотонов света в единицу времени, привести это к виду колебаний материи околонулевого состояния и посчитать
с = L / T
т.е. скорость света от расстояния L во времени Т.
А по поводу скорости света и РЛС - посмотрите ниже здесь же.
06.01.2008 22:06#
putnik
Скорость света
Что касается РЛС, то скорость их вращения для разных диапазонов волн (метрового и сантиметрового) НЕ различаются на доли процента, как различаются скорости радиоволн разной частоты в воздухе.
07.01.2008 10:24#
Скорость света

  Хорошее место мы выбрали для широкого общения - чужой дневник. Что интересно - даже разрешения не спрашивали.

  "Что касается РЛС" - это я примерчик так привел, по кухонному. Так вот, примерно. РЛС для обнаружения отражающего объекта (цели) формирует,как правило, из э-м колебаний импульс, который и отправляется в пространство в узкой диаграмме направленности. Если из какого-то направления отраженный импульс придет, то там что-то есть. Но одного отраженного,уже потерявшего почти всю энергию, импульса для достоверного определения наличия цели, да точного определения ее координат, да отражения на индикоторе - очень мало. Нужно много импульсов за короткое время(пока max диараммы вместе с антенной не отвернулся чуть в сторону) получить как отраженные.

  Вот тут-то "доли процента, как различаются скорости радиоволн разной частоты в воздухе" складываются-суммируются и начинают влиять на характеристики Станции обнаружения цели. Что не желательно. Поэтому конструкторы,втихаря,притормозили скорость вращения.

07.01.2008 13:45#
putnik
Скорость света
> Хорошее место мы выбрали для широкого общения - чужой дневник.

Так мы о скорости света и говорим. :-)
Да собственно уже все и выяснилось.
07.01.2008 14:29#
Скорость света
Если бы такие мелкие вопросы так быстро выяснялись - то у Нобеля бы деньги кончились, а мы бы на выходные летали на Альфа-Центавру, позагорать под ихным Солнцем.
А посудачить на кухне всегда приятно, чего и Вам желаю. Заходите. Мне, например, очень интересна проблема способов строительства Пирамиды Хеопса.
На BBC есть целая серия передач по этому вопросу, которая заканчиваеся выступлением известного египтолога "... но мы так и не знаем, как и зачем эти пирамиды были построены".
06.01.2008 17:18#
Скорость света

Ответ на сообщение пользователя pasha от 2008-01-06 12:58:36

> Откуда летят фотоны - действительно не важно. Важно летят ли они вообще.

Если долетают -- значит, вообще, летят.

> Я думаю, что они не летят, что это просто колебания.

Они и летят, и колеблются.

> Цвет света зависит от частоты, а это и есть длина волне.Чем выше частота колебания, тем меньше длина волны.

Тем не менее, если изменится скорость света, то изменится длина его волн, но не частота. Цвет монохроматичного света определяет его частота, а не длина.

> А если представлять свет как колебания, то и скорость его распространения будет зависеть от частоты (длины волны).

На это Вы уже получили ответ.

> Если свет попадает в куб не под прямым углом, то для него, света, это будет как неоднородность куба - Разные части фронта волны пройдут разные расстояния в среде вещества, их частота изменится по разному - на выходе радуга.

При преломлении светового луча происходит разделение белого (да и любого составного) цвета на составляющие, из которых и образуется радуга.
Никакого сдвига частоты здесь не происходит. Строго одноцветный -- лазерный луч не изменит свой цвет и после миллиарда актов преломления.

> А свет от космических объектов это что, не космические лучи?

Полярные сияния вызываются космическими лучами, возникающими при солнечных вспышках.
Оптическое излучение здесь не при чем.

> Чуть позже я скажу про свет и эффект Доплера.

Только без стеклянного куба!

> Много думать вредно, могут извилины от напряжения выпрямиться и придет Альцгеймер, погостить.

Погостит и уйдет -- надо же и честь знать.

> Отдыхайте побольше, а думайте только в перерывах.

Отдохнул. Прервался. Теперь вот, Вам отвечаю.

06.01.2008 18:51#
Скорость света
"Если долетают- значит вообще летят".Это Вы про фотоны.А я про колебания.
Волны-возмущения,распространяющиеся с конечной скоростью в пространстве и несущие с собой энергию без переноса вещества(это из справочника).
Частота колебаний это число полных колебаний в единицу времени f=1/T герц.
Т - период колебаний,промежуток времени за который совершается одно полное колебание.
Длина волны - расстояние между двумя ближайшими точками волны, находящимися в одной фазе = ъТ
ъ(омега) - фазовая скорость волны.
Посмотрите,как может "измениться длина его волн,но не частота".
Дальше посмотрите в ответе putnik-у
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 655

Пользователей
в системе: 2773

Всего записей
и комментариев: 50218

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 16

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия