2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 11:31 
Заслуженный участник


07/07/09
4844

(Оффтоп)

upgrade в сообщении #1140108 писал(а):
задержка на одной
$1,10076\cdot 10^{-9}/1771097615=$

$0,621514\cdot 10^{-18}$ сек


Воздух (азот), в 1000 раз менее плотный чем вода , имеет n=1.0003.
Задержка получается в 100 раз меньше?.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 12:02 


07/08/14
1664

(задержка для азота)

$1$ моль азота весит $0,028$ кг
плотность азота $1,251$ кг/куб м
значит в одном куб м $44,68$ молей азота, или $268,08 \cdot 10^{23}$ штук молекул.
одна молекула азота содержится в объеме
$1/268,08 \cdot 10^{23} = 3,73023 \cdot 10^{-26} $ куб м
диаметр этой области
$d=2 \cdot (\frac{3}{4} \cdot 3,73023 \cdot 10^{-26})^{1/3}= 6,07149\cdot 10^{-9}$ м
на одном метре уместится
$\frac{1}{6,07149\cdot 10^{-9}}=164704088,4$ штук
задержка на всех
$1,0003/299 792 458-1/299 792 458 =1,00069 \cdot 10^{-12}$ сек

задержка на одной
$1,00069 \cdot 10^{-12}/164704088,4=$

$6,0757 \cdot10^{-21}$ сек
получается у азота задержка в области молекулы в 102 раза меньше.

свет пролетает в вакууме это $d$ за $6,07149\cdot 10^{-9}/299 792 458=$

$2,02523 \cdot 10^{-17}$сек

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 13:27 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
62703
Xey

(Оффтоп)

Вы обманули upgrade. Воздух - газ, и он нашёл размер молекулы вместе с окружающей её пустотой.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 13:28 


07/08/14
1664
Munin в сообщении #1140222 писал(а):
Xey

(Оффтоп)

Вы обманули upgrade. Воздух - газ, и он нашёл размер молекулы вместе с окружающей её пустотой.

Я это учел - там везде пишется "в области, в которой" или аналогично

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 13:43 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
62703
upgrade

(Оффтоп)

Не-а, не учли, и даже представления не имеете, как учитывать.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 13:48 
Заслуженный участник


07/07/09
4844
upgrade в сообщении #1140204 писал(а):
получается у азота задержка в области молекулы в 102 раза меньше.

Спасибо. Интересно, что будет , если в сторону увеличения $n$ например, для алмаза
$n=2.42$


Munin в сообщении #1140228 писал(а):
Не-а, не учли, и даже представления не имеете, как учитывать.

Я не имею. Так, из общих соображений. Фотон в среде движется медленнее, видимо взаимодействует со средой. Похоже, что взаимодействия с газом и с жидкостью отличаются.
А как с кристаллом?

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 14:05 


07/08/14
1664
Для алмаза проблема (или для расчетов):
время задержки в области молекулы $1,53688 \cdot 10^{-18}$ сек
больше
времени пробега света этой области $1,08231\cdot 10^{-18}$ сек.

-- 26.07.2016, 14:07 --

(Оффтоп)

Munin в сообщении #1140228 писал(а):
upgrade
Не-а, не учли, и даже представления не имеете, как учитывать.
Я считаю задержку не для молекулы, а для области в целом - для областей, на которые разбито вещество по количеству молекул

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 14:30 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
62703
Xey в сообщении #1140230 писал(а):
Похоже, что взаимодействия с газом и с жидкостью отличаются.
А как с кристаллом?

Кристалл - примерно как жидкость. Газ - да, особь статья.

upgrade

(Оффтоп)

upgrade в сообщении #1140234 писал(а):
Я считаю задержку не для молекулы, а для области в целом

Ну да. То, что эта цифра не имеет ни малейшего отношения к физике, вас не волнует.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 14:35 


07/08/14
1664

(Оффтоп)

Munin в сообщении #1140245 писал(а):
Ну да. То, что эта цифра не имеет ни малейшего отношения к физике, вас не волнует.
То есть свет не задерживается внутри вещества или не задерживается какими-либо областями внутри вещества по отдельности?

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 14:57 
Заслуженный участник


07/07/09
4844
Если если все в минус двадцатой степени, то усредненная задержка на одном взаимодействии
для вакуума 0
для азота 0.6
для воды 60
для алмаза 150
Так?

Интересно, водород поместится между вакуумом и азотом у него $n$ примерно $1.0001 $

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 14:58 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
62703
Xey
Все газы (при н. у.) у вас будут примерно в одном порядке, все твёрдые тела и жидкости - в другом. Потому что в воздухе расстояние между молекулами примерно в 10 раз больше размеров самой молекулы.

-- 26.07.2016 15:00:16 --

Вот если бы вы взяли жидкий азот, или водяной пар при атмосферной плотности, это было бы более содержательное сравнение...

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение26.07.2016, 15:10 


07/08/14
1664
Xey в сообщении #1140253 писал(а):
Интересно, водород поместится между вакуумом и азотом у него $n$ примерно $1.0001 $

Для вставки в 10 строку эксел:
Код:
=((D10-1)/299792458)/(1/(2*((3/4)*(1/(6,02214129*10^23*C10/B10)))^(1/3)))

где
D10 - показатель преломления
C10 - плотность
B10 - молярная масса

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение27.07.2016, 14:23 


23/07/16
6
University of Coimbra, Portugal
Хочу, прежде всего, поблагодарить всех за интересную дискуссию и уточнить свою ситуацию. Работаем мы с детекторами ионизирующих излучений с плотной рабочей средой как, например, сжиженные благородные газы, являющиеся хорошими сцинтилляторами. Энергии частиц обычно не очень высокие, но в некоторых скучаях частицы действително релятивисткие. Например, гамма-квант с энергией 0,5 МеВ взаимодействуя с жидкостью может породить фотоэлектрон примерно с такой же энергией (т.к. энергия связи на оболочке К <30 кэВ) или комптоновский электрон с меньшей энергией.

Возмем 0.5 МеВ-ный электрон. Его $\gamma$-фактор 2, $\beta$=0,87, т.е. релятивисткий. Пробегает он, например в жидком ксеноне, около 0,5 мм за $\sim 0.02 ps$ и оставляет вдоль своего трэка возбужденные и ионизированные атомы со средним расстоянием между ними $\sim 15-20 nm$. (Для сравнения - расстояние между атомами среды около 0.4 nm.)

Затем, в течении $\sim ps$ (как считается) формируются возбужденные димеры $Xe_2^{[*][*]}$, быстро релаксируют за счет столкновений (время между двумя упругими столкновениями в жидкости $\sim 10^{-14} s$ в одно из двух нижних возбужденных состояний $Xe_2^*$, которые живут $\sim 3 ns$ (синглет) и $\sim 25 ns$ (триплет). Энергия этих состояний пректически неразличима, оба перехода в основное состояние сопровождаются испусканием фотона с $\lambda \approx 175 nm$. Параллельный механизм формирования $Xe_2^*$ - через рекомбинацию $Xe^+ + e \rightarrow Xe_2^{[*][*]}$, дальше - то же самое. Время рекомбинации немножко больше - около 40 нс.

Иными словами, картина такая: Хотя первичный источник возбуждения и единый (быстрый электрон), состояния испускающие ВУФ фотоны формируются за довольно длительное время и в результате сложных процессов, в котором участвуют столкновения между атомами. Поэтому, думаю, можно считать излучающие переходы нескоррелированными (в том смысле, что каждый конкретный $Xe_2^*$ "не знает" о том. что происходит с другими $Xe_2^*$). Есть, правда, некое сомнение - ведь расстояние между ними $\sim 20 nm < \lambda$... Хорошо бы обсудить этот аспект.

С технической точки зрения, мы не испускаем фотоны по-одному - один 0,5 МэВ-ный электрон в сумме производит около 30 000 фотонов. Однако регистрируем действительно по-одиночке, в режиме счета фотонов. И в Монте Карло симуляциях рассматриваем их по одиночке, по этой и по двум другим причинам - путь пройденный разными фотонами различен (отражения, преломление) и потому, что быстрее просимулировать распространение частицы, чем волны.

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение27.07.2016, 14:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
2442
ФТИ им. Иоффе СПб
А детектор какой и где расположен?

 Профиль  
                  
 
 Re: Опять одиночный фотон в дисперсионной среде.
Сообщение27.07.2016, 14:49 


23/07/16
6
University of Coimbra, Portugal
amon в сообщении #1140421 писал(а):
А детектор какой и где расположен?
Фотоумножитель или кремниевый лавинный диод. Расположен на расстоянии от нескольких см до нескольких десятков см.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 49 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.

Модераторы: Парджеттер, Pphantom, whiterussian, Aer, photon, profrotter, Jnrty, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: nibenimed


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group