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
2078
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
4509
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
2078
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
4509
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
2078
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
4509
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
2078
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
11771
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
63897
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
2078
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
11771
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
2740
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
2078
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
2126
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
2078
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: Парджеттер, Pphantom, Aer, photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: amon


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