2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, 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
4901

(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
1754

(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
16/11/17
63897
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
1754
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
16/11/17
63897
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
4901
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
1754
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
16/11/17
63897
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
1754

(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
4901
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
16/11/17
63897
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
1754
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
2655
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, Aer, photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


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