Einstein in dva različna medija

Einstein pravi: če bi sedel na žarku svetlobe in opazoval vzporeden žarek svetlobe, bi se ta od mene še vedno oddaljeval z svetlobno hitrostjo.

Postavimo primer, da postavimo dve vzporedni cevi. V eni ni nobenega medija, torej posrkamo zrak ven in vse ostalo), drugo cev pa napolnimo z vodo. Če bi v tem primeru sedel na žarku svetlobe, ki potuje skozi brezračen prostor, in opazoval vzporeden žarek, ki potuje skozi vodo, bi moral ta žarek za mano zaostajati, saj ga gostota vode upočasnjuje.

Imam prav al ne ?

Belatrix zakaj bi žarek zaostajal če je žarek samo upočasnil (čeprav dejansko svetloba ne upočasni ampak se dogaja nekaj drugega pa pustmo to.)

A ni tako, da samo ubere daljšo pot v vodi kot v vakuumu (ker se odbija od atomov)?

Foton v vodi treskne v atom, le ta ga absorbira in preide v vzbujeno stanje. Ker atom v tem stanj ni stabilen zopet odda foton. To se dogaja v zelo zelo kratkem času. Vendar se v mediju to dogaja pogosto in zato se ti časi seštevajo kar povede do navidezne upočasnitve svetlobe. Fotoni dejansko ne upočasnijo pod c le za kratek čas jih absorbirajo atomi.

To razlago sem že večkrat sišal in že od začetka me muči ena stvar: kako pravzprav atomi absorbirajo fotone, kakšno je to vzbujeno stanje?

Lahko malo bolj naatančno?

Seveda (v posebnih okoiščinah in za kratek čas), vendar kakšen je mehanizem prehod skoz tekočino - tako, da foton vzbudi atom medija in nato medij izseva enak foton...

Je to termično vzbujanje?

Edit: ker če je to elektromagnetno, lahko atom zasede le nekatera stanja in posledično izseva e nekatere frekvence, kar bi pomenilo , da bi presevana svetloba bila filtrirana..
?

bili_39a je 12. okt 2012 ob 14:52 izjavil:

Se nobenemu fiziku ne ljubi razlagati takšne banalnosti?

Kako lahko atom (kot je nekdo zgoraj zapisal) absorbira foton in nato odda nov foton enake (poljubne) valovne dolžine?

Atom prejme nek paket(kvant) energije in pri tem njegov elektron preide iz osnovnega energijskega nivoja na višji energijski nivo, to pa je seveda odvisno od začetne energije fotona, ki posreduje ali vnese svojo energijo. Elektron tako preide na višji nivo, nato pa se povrne nazaj v osnovni nivo, ker teži k najmanjši možni energiji. Pri tem se odda kvant elektromagnetnega valovanja določene valovne dolžine. Če je to v našem spektru torej od 400 do 800 nm mi to vidimo kot svetlobo različnih barv.

Foton je energijski paket( kvant). Lahko si to zamisliš npr. kot motnja v nekem sistemu, npr. kamen k pade v vodo povzroči nihanje, torej ta motnja sistema povzroči to nihanje; to pa je oddajanje energije, tko res posplošeno povedano.

KLIK

Nekaj o tem.

Katero valovno dolžino atom odda je odvisno od vzbujenega stanja atoma, to pa je glede na energijo ki prejme atom. Energija kvanta je sorazmerna njegovi frekvenci( Max Planck)
Ko foton zadane elektron, mu odda nekaj energije, zato se mu zmanjša energija, oziroma podaljša valovna dolžina. Ko se le ta vrni na osnovni nivo, se pri tem odda energija oziroma podaljšana valovna dolžina, ki jo mi lahko vidimo, seveda odvisno od vložka energije in stopnje vzbujenosti.
Omejeno število energetskih stanj se nanaša na našo nezmožnost izračuna diferencialnih enačb, zato so enačbe tega tipa rešljive samo pri določenih dikretnih vrednostih konstante E.
Te vrednosti pa imenujemo energije stacionarnih stanj.

Kako lahko pri svetlobni hitrosti opazuješ svetlobo, ki sploh še ni prišla do tebe? Vidiš samo svetlobo, ki pride do tebe, torej od spredaj.

Unknown_001 je 12. okt 2012 ob 16:16 izjavil:

Ti vidiš v zaostanku, recimo tisto kar gledaš na sonce, vidiš kaj se je dejansko dogajalo 8,3min pred tem ko si opazoval.

Imel sem že pomisleke, da bi se dalo s tem narediti paralelen pogled v preteklost, recimo če bi pred 500 leti naredili svetlobni tunel dolg 500 svetlobnih let bi skozi videl 500 let v preteklost, ampak ti bi videl odboje svetlobe, ki so 500 let potovali po tunelu, ne da bi jih karkoli absorbiralo, končni absorbent pa bi bilo tvoje oko.

Sam z nobeno zagotovostjo ne bi mogel vedeti, ali je to dejanska tista preteklost, katera je bila, preden je svetloba potovala do tebe.
Skladno z opazovanjem(svetloba) ustvarjaš možne verjetnosti, za katere pa neveš kakšne so bile pred opazovanjem( svetloba). V kvatno mehanskem pogledu, ni koncepta preteklosti in prihodnosti, ampak sočasnost in hkratnost.

Yosh je 12. okt 2012 ob 16:33 izjavil:

Unknown_001 je 12. okt 2012 ob 16:16 izjavil:

Ti vidiš v zaostanku, recimo tisto kar gledaš na sonce, vidiš kaj se je dejansko dogajalo 8,3min pred tem ko si opazoval.

Imel sem že pomisleke, da bi se dalo s tem narediti paralelen pogled v preteklost, recimo če bi pred 500 leti naredili svetlobni tunel dolg 500 svetlobnih let bi skozi videl 500 let v preteklost, ampak ti bi videl odboje svetlobe, ki so 500 let potovali po tunelu, ne da bi jih karkoli absorbiralo, končni absorbent pa bi bilo tvoje oko.

Sam z nobeno zagotovostjo ne bi mogel vedeti, ali je to dejanska tista preteklost, katera je bila, preden je svetloba potovala do tebe.
Skladno z opazovanjem(svetloba) ustvarjaš možne verjetnosti, za katere pa neveš kakšne so bile pred opazovanjem( svetloba). V kvatno mehanskem pogledu, ni koncepta preteklosti in prihodnosti, ampak sočasnost in hkratnost.

Sj mi vse barve, pa slike ki jih vidmo so odboji svetlobe od predmetov na različnih valovnih dolžinah al kaj že. No, če bi to potovalo nespremenjeno po tunelu 500 let bi videli na drugem koncu to, kar bi je videti na začetku tunela (pozicija očesa) pred 500 leti. Ne vem če si razumel kaj sem mislil ali pa si. Ne vem, mal sem zmeden danes.

pa saj sem napisal da če bi pred 500 leti ta tunel naredili bi mi danes skuzi njega praktično videli "500 let v preteklost"
Malo bolje preberi moj prvi komentar pa bo

Torej lahko foton odda atomu samo del svoje energije? V to pa nisem ravno prepričan.

Foton je po definiciji kvant energije. Svetloba potuje v kvantih, torej paketkih energije.To je dejstvo, nima veze z mojim, tvojim ali bilo kakšnim prepričanjem. Npr, pri efektu kot je fotoefekt, gre za to da elektron se lahko izbije iz atoma; torej to pomeni da preide iz svoje orbitale( verjetnost da se nahaja elektron) le takrat in samo takrat kadar ga zadane natančen kvant energije. Energija izbitih elektronov je samo odvisna od valovne dolžine svetlobe; torej elektron odleti iz kovine atoma le takrat ko ga zadane kvant z zadosti veliko energijo
E = hV (V.. frekvenca)

Večja je energija, manjša je valovna dolžina in obratno, torej manjša je energija, večja je valovna dolžina.

Zaradi tega, ker je foton paketek energije(kvant), se lahko obravnava kot "korpuskularni" delec in prav tako kot valovanje.
Preberi si linke k sem ti podal.

bili_39a je 12. okt 2012 ob 16:50 izjavil:

pa saj že tako vidimo 500 let v preteklost.

Ja, ampak point tunela bi bil v tem, da bi videl kaj se je pred 500 leti videlo na točno tistem mestu.

Pa kaj me niste razumel ljudje božji. Fora je glih v tem da bi opazoval tisti predel zemlje pred 500 leti skozi un tunel pa kaj je tako težko razumet?
pol mi pa kr neke svoje vn mečete

Pa saj sem omenil da je tunel tak da ne bi fotonom nič naredil, ker jih nič ne bi moglo absorbirat (energije ne moreš izničiti ali ustvariti-prvo pravilo fizike in kemije!)

Raptor mislim da je bolje uporabit fotoaparat kot 500 svetlobni let dolg tunel

@Yosh: še enkrat: Ali lahko foton odda atomu le del svoje energje? Mislim da ne. Ne vpletaj zdaj relativnosti itd. ni treba.

Rad bi razčistil eno pogosto napako pri takšnih izjavah (vzbujena stanja).

Unknown_001 je 12. okt 2012 ob 16:59 izjavil:

Pa kaj me niste razumel ljudje božji. Fora je glih v tem da bi opazoval tisti predel zemlje pred 500 leti skozi un tunel pa kaj je tako težko razumet?
pol mi pa kr neke svoje vn mečete

V tem primeru je res najboljši Metuljev predlog. Sam bi ga nadgradil s kameero. ;-)

http://www.astro.cornell.edu/share/shar...

Tukej je kr lepo razloženo.

Metulj-1 je 12. okt 2012 ob 17:20 izjavil:

http://www.astro.cornell.edu/share/shar...

Tukej je kr lepo razloženo.

Ja, ampak ta link razlaga to kar tudi sm trdim, možne so le diskretne energije in s tem diskretne frekvence fotonov. Jaz pa skoz steklo vidim ves spekter svetlobe...

bili_39a je 12. okt 2012 ob 17:10 izjavil:

@Yosh: še enkrat: Ali lahko foton odda atomu le del svoje energje? Mislim da ne. Ne vpletaj zdaj relativnosti itd. ni treba.

Rad bi razčistil eno pogosto napako pri takšnih izjavah (vzbujena stanja).

Da dopolnim vprašanje:
Ko vzbujamo z električnim poljem atome v plinski svetilki, lahko v izsevani svetlobi take svetilke vidimo spektralne črte, ki so odvisne od vrste plina. To je posledica tega, da so po pravilih kvantne fizike možna energijska stanja atomov diskretna in ne zvezna in zato elektroni preskakujejo med točno določenimi energijami.

Po drugi strani pa pri sevanju svetlobe skozi vodo ali steklo opazimo, da je spekter svetlobe, ki je prepotovala skozi vodo, enak spektru svetila na drugi strani stekla, torej, če na drugo stran stekla postavimo navadno žarnico, bo spekter zvezen.

Po prej opisani teoriji, da fotoni za kratek čas vzbudijo atome in nato slednji izsevajo enako svetlobo naprej, bi ob upoštevanju pravila, da so možni preskoki energije le med diskretnimi nivoji, pričakovali, da bo spekter navadne žarnice ob prehodu skozi steklo, postal črtast, kar se seveda ne sklada z opazovanji. Poleg tega je v takem primeru problem tudi s tem, v katero smer bo sploh potoval izsevani žarek, torej bi se svetloba v vodi ali na steklu razpršila v poljubne smeri (kot npr. pri belem listu papirja, s tem, da bi potovala še malo bolj v globino).

Torej, zanima me ali je ta opis žarek -> vzbuditev atoma -> žarek sploh smiseln za prehod svetlobe skozi prozoren medij? Ali si je to samo nekdo izmislil ali pa dejansko obstaja kaj v kvantni fiziki, kar bi to podkrepilo?

Namreč, kolikor smo na faksu izpeljevali valovne enačbe iz Maxwellovih enačb, se svetloba upočasni v mediju, ker je dielektričnost medija različna od 1, rešitev valovne enačbe pa nam daje rezultat c²=1/(ε₀μ₀ε). Torej, kako dobra je sploh ta "klasična" rešitev Maxwellovih enačb in v kakšnem odnosu je ta rešitev z relativnostjo? Kaj pa o prehodu svetlobe skozi medij poreče kvantna fizika?

It was just a joke.

@Drola: lepo napisano. Saj zadeva je znana in rešitev je matematično zelo zapletena, vendar je odgovor kar pomeben. Mislim, da 99% ljudi tole napačno razume.

Mogoče je to celo za novo temo?

Yosh je 12. okt 2012 ob 17:47 izjavil:

Tole ne bo držalo. Tudi pri fotoefektu foton odda svojo celotno energijo. Če je ta večja od energijske reže, jo lahko elektron preide in dobimo tok. Tukaj imamo praktično proste elektrone in ne vzbujena stanja atomov (ENAKO pri LED).


1. Fotoefekt sem dal kot primer; Govoril sem o kinetični energiji elektrona, lepo preberi.
Da lahko poteče fotoefekt,izbitje elektronov, bo elektron odletel takrat ko ga zadana kvant(foton) z zadosti veliko energijo
2. odgovoril sem na tvoje vprašanje ali foton odda atomu del energije. In ne enkrat.

Fotoni so energijski nezvezni "paketki". Atomi kovine, pri tem na nek način se "vzbudijo", saj pri tem gre za sprejetje energije, tolikšne, da elektroni "odfrčijo"



Drugače pa mi ne meči besede v usta. Nisem govoril o nobeni hitrosti.

Lepo preberi vse kar sem napisal.

In prej:

Svetloba potuje v mediju počasneje, ker fotoni, oddajo svojo energijo mediju za nek faktor, ampak sama konstanta svetlobe je vedno enaka.

in spet nisi direktno odgovoril: ali lahko foton oddadell svoj energije...

Yosh je 12. okt 2012 ob 18:13 izjavil:

Pri fotoefektu, DA.
Energije fotona je zmanjšana za izstopno delo kovine.

Citat iz FMF:

Elektron je izbit iz kovine ob interakciji s fotonom, kjer se foton izniči, elektron pa absorbira vso njegovo energijo

Kako zdaj?