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 1, 2, 3, 4  След.
 
 Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 10:12 


05/09/16
1803
Когда свет проходит через среду (вещество), то его скорость как правило уменьшается в сравнении со скоростью в пустом пространстве, данное явление называют дисперсией света.

Обычно это объясняют тем, что происходят задержки на переизлучение фотонов электронами, вот например как об этом пишут на Элементах http://elementy.ru/trefil/21127/Dispers ... ya_teoriya :

Цитата:
Подобно лучам всех диапазонов спектра электромагнитного излучения, световые лучи представляют собой поперечные электромагнитные волны. Электрическое поле, возбуждаемое в такой волне, согласно уравнениям Максвелла воздействует на электроны атомов, возбуждая их. Возбуждаясь, электрон поглощает фотон определенной частоты, чтобы почти сразу же испустить в точности такой же фотон и вернуться в нормальное состояние на нижней незанятой орбитали своего атома. Таким образом, свет в среде распространяется посредством цепочки непрерывных поглощений и испусканий фотонов. Именно этим обусловлено замедление распространения света в среде.


Мой вопрос связан с отражением.

Верно ли, что при отражении света так же происходит сначала поглощение фотона и "почти сразу" его испускание?

Чему равно это "почти сразу"?

Можно ли назвать отраженный фотон тем же самым что был до отражения?

В опытах по демонстрации квантовых чудес с интерферометрами обычно используют полупрозрачные зеркала. Куда бы не отразился фотон на таком зеркале, это ведь уже другой фотон, переизлученный? Как может этот переизлученный фотон-потомок "помнить" историю фотона-предка до переизлучения?

Интерферометры также используются для измерений расстояний, и зачастую для увеличения пройденного светом пути ставят зеркала так, чтобы свет многократно отражался (например при ловле гравитационных волн в проекте LIGO отражение происходит около 300 раз).

Вопрос такой: а учитывают ли при этом задержку на переизлучение? Или считают что никакой задержки нет и отразившийся фотон это то же самый фотон который был до отражения и который отражается мгновенно?

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 11:03 
Заслуженный участник


28/12/12
4388
wrest в сообщении #1178542 писал(а):
В опытах по демонстрации квантовых чудес с интерферометрами обычно используют полупрозрачные зеркала. Куда бы не отразился фотон на таком зеркале, это ведь уже другой фотон, переизлученный? Как может этот переизлученный фотон-потомок "помнить" историю фотона-предка до переизлучения?

В квантовых чудесах с интерферометрами ничего не связано с "памятью истории фотона-предка".
Ну и, насколько я понимаю, фотоны неразличимы.

wrest в сообщении #1178542 писал(а):
Вопрос такой: а учитывают ли при этом задержку на переизлучение? Или считают что никакой задержки нет и отразившийся фотон это то же самый фотон который был до отражения и который отражается мгновенно?

А зачем, по вашему мнению, в интерферометре нужно бы "учитывать задержку на переизлучение"?

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 11:24 


05/09/16
1803
DimaM в сообщении #1178545 писал(а):
В квантовых чудесах с интерферометрами ничего не связано с "памятью истории фотона-предка".

Фотон падает на полупрозрачное зеркало, и далее как бы идет обоими путями пока его не измерят, при измерении фотона его волновая функция коллапсирует и т.п.
Или фотон падает на полупрозрачное зеркало, затем в системе еще несколько зеркал как полностью отражающих так и полупрозрачных, и в конце экран на котором формируется интерференционная картина в доказательство того что фотон интерферирует сам с собой. При всем этом вроде бы (это вопрос) подразумевается что излученный фотон и тот который упал на экран -- это один и тот же фотон. Но если он переизлучается на каждом полупрозрачном и/или отражающем зеркале, то это уже не один и тот же фотон, а последовательность нескольких фотонов. То есть коллапс волновой функции происходит при каждом акте отражения?

Ну это немного в сторону от темы, пока интересует скорость отражения (задержка). Есть ли она, чему равна и от чего зависит?

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 12:35 
Заслуженный участник


28/12/12
4388
wrest в сообщении #1178549 писал(а):
При всем этом вроде бы (это вопрос) подразумевается что излученный фотон и тот который упал на экран -- это один и тот же фотон.

Так основное чудо в том, что фотон "пробует" все пути, даже те, по которым, вроде бы, не идет (см. парадокс Элицура-Вайдмана). "Задержки при отражении" тут не при делах.

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 12:53 


05/09/16
1803
DimaM в сообщении #1178567 писал(а):
Так основное чудо в том, что фотон "пробует" все пути, даже те, по которым, вроде бы, не идет

Я же про другое. Когда фотон "пробует" отразиться от зеркала, то для фотона это должно закончиться поглощением веществом зеркала и "почти сразу" испусканием другого фотона. А уже другой фотон станет "пробовать" варианты путей (и для "фотона-потомка" варианты путей с отражением "фотона-предка" в другую сторону уже останутся недоступными, если это разные фотоны а не один и тот же).
Из опыта Лебедева с крутильными мы знаем, что свет оказывает давление на зеркало.
Отвлекаясь от темы скорости отражения, тут есть сопуствующий вопрос: когда фотон "пробует" разные пути, то "пробует" ли фотон отражаться от зеркал в опытах с интерферометрами, и когда он пробует это, он оказывает давление сразу на все возможные зеркала?

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 12:58 
Заслуженный участник


28/12/12
4388
wrest в сообщении #1178572 писал(а):
Я же про другое. Когда фотон "пробует" отразиться от зеркала, то для фотона это должно закончиться поглощением веществом зеркала и "почти сразу" испусканием другого фотона. А уже другой фотон станет "пробовать" варианты путей (и для "фотона-потомка" варианты путей с отражением "фотона-предка" в другую сторону уже останутся недоступными, если это разные фотоны а не один и тот же).

Это мне непонятно. Если можно, какой-нибудь картинкой проиллюстрируйте.

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 13:16 


05/09/16
1803
DimaM в сообщении #1178573 писал(а):
Это мне непонятно. Если можно, какой-нибудь картинкой проиллюстрируйте.

Тогда получится, что я что-то утверждаю и как тут бывает, припишут мне что-нибудь лженаучное или невежественное. А я не утверждаю, а спрашиваю.

Спрашиваю я, по сути, две вещи:
1. Есть ли и чему равна задержка на переизлучение фотона при отражении от зеркала.
2. Фотон который отразился от зеркала -- это тот же фотон который на него упал?

Если ответ на оба вопроса "да", то получается, например, что на какое-то время фотон вообще перестает существовать.

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 13:26 
Супермодератор
Аватара пользователя


09/05/12
11092
Кронштадт
 i 
wrest в сообщении #1178584 писал(а):
Тогда получится, что я что-то утверждаю и как тут бывает, припишут мне что-нибудь лженаучное или невежественное. А я не утверждаю, а спрашиваю.
Не волнуйтесь, в подобной ситуации это будет расценено как ответ на уточняющий вопрос, а не как пропаганда собственных взглядов. :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 14:08 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63662
wrest в сообщении #1178542 писал(а):
Чему равно это "почти сразу"?

Тут надо перейти на другой язык. Вместо "почти сразу" говорить "изменение фазы". И на этот вопрос ответ уже есть.

-- 20.12.2016 14:15:25 --

wrest в сообщении #1178584 писал(а):
2. Фотон который отразился от зеркала -- это тот же фотон который на него упал?

Нет разницы между ответами "тот же" и "не тот же".

Правильный ответ таков:
1. Пути они "ищут" совместно. То есть, полное решение задачи состоит в "поиске путей" одного фотона, помноженном на "поиск путей" другого фотона.
2. В этих "разных путях" фотоны между собой могут перепутываться. Это позволено благодаря тому, что фотоны тождественны. Для фотонов такая перестановка, вроде, ничего не меняет (даёт множитель $(+1)$), а для электронов давала бы множитель $(-1),$ но это непринципиально. Принципиально - что в итоге получается некоторое промежуточное состояние между "перепутанными" и "неперепутанными" фотонами.

И по поводу "задержки": если вы хотите её ввести в расчёты, то должны учесть, что она может быть отрицательной, точно так же как и положительной.

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 14:54 


05/09/16
1803
Munin в сообщении #1178602 писал(а):
Вместо "почти сразу" говорить "изменение фазы". И на этот вопрос ответ уже есть.

Хорошо, давайте немного по-другому.
Мы расставили зеркала и аккуратно замерили расстояния между ними, получили что сумма расстояний составила как раз такое расстояние, которое свет проходит в пустом пространстве за одну секунду.
При этом количество отражений от зеркал на этом пути составит один миллион.
Начало и конец пути совпадают с нужной нам точностью (условно, находятся в одной точке).
Мы включаем источник света (открываем затвор например или применяем какой-то еще способ быстрого включения) и засекаем время. Пройдет ли ровно одна секунда между посылкой и приемом?

Munin в сообщении #1178602 писал(а):
И по поводу "задержки": если вы хотите её ввести в расчёты, то должны учесть, что она может быть отрицательной, точно так же как и положительной.

Это случайный процесс (положительная-отрицательная задержка) или детерминированный?

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 15:12 
Супермодератор
Аватара пользователя


09/05/12
11092
Кронштадт
Безотносительно к обсуждению механизма отражения стоит заметить, что:
1) расстояние до зеркала с требуемой точностью придется измерять по времени прохождения сигнала туда-обратно, т.е. фактически у Вас нет независимого экспериментального способа определения задержки;
2) с точки зрения обработки интерферометрических данных (для того же LIGO) величина задержки (есть она или нет) никакой роли не играет - регистрируется смещение интерференционной картины, а не ее абсолютное положение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 15:40 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
2610
ФТИ им. Иоффе СПб
wrest в сообщении #1178542 писал(а):
вот например как об этом пишут на Элементах
Неправильно пишут.
1.
в сообщении #1178542 писал(а):
Электрическое поле, возбуждаемое в такой волне, согласно уравнениям Максвелла воздействует на электроны атомов, возбуждая их.
Изумительный бред. В уравнениях Максвелла нет никаких электронов в атомах. Упомянутый процесс описывается в квантовой электродинамике, но где Максвелл, а где КЭД?
2.
в сообщении #1178542 писал(а):
Возбуждаясь, электрон поглощает фотон определенной частоты, чтобы почти сразу же испустить в точности такой же фотон и вернуться в нормальное состояние на нижней незанятой орбитали своего атома.
Рассмотрим какой-нибудь кристалл (что-нибудь общеупотребительное, алмаз например). Какие там к черту атомные орбитали, там зоны - валентная и проводимости. В области прозрачности алмаза энергии фотона не хватает, что бы что-то там возбудить, а когда энергии хватает, алмаз становится непрозрачным. Электромагнитное излучение в области прозрачности создает дополнительную поляризацию алмаза (слегка смещает заряды с их мест), и, если нужна какая-то "картина на пальцах", то волна замедляется, поскольку ей надо "тащить эту поляризацию за собой". Тоже и при отражении. Волне для того, что бы отразиться, надо сначала поляризовать среду, а это требует какого-то времени.

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 15:47 


05/09/16
1803
amon в сообщении #1178626 писал(а):
Волне для того, что бы отразиться, надо сначала поляризовать среду, а это требует какого-то времени.

Какого, и от чего зависящего?

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 16:10 


27/08/16
1542
wrest в сообщении #1178542 писал(а):
который отражается мгновенно

Можете ещё подумать над тем, чему равны длина и, соответственно, времена излучения/поглощения фотона.

 Профиль  
                  
 
 Re: Скорость отражения
Сообщение20.12.2016, 17:03 


05/09/16
1803
realeugene в сообщении #1178628 писал(а):
Можете ещё подумать над тем, чему равны длина и, соответственно, времена излучения/поглощения фотона.

Длина это $\lambda=\dfrac{ch}{E}$?

Намекаете на то, что "задержка" при отражении фотона зависит от его длины волны\частоты\энергии?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 54 ]  На страницу 1, 2, 3, 4  След.

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