Comments 59
Справедливости ради, называть это "остановкой" света не совсем корректно. Да, термин прижился, звучит пафосно, но несколько искажает происходящее. Там фотон поглощается атомом, а потом переизлучается через определенное время. Так что с одной стороны, конечно, средняя скорость (расстояние, поделенное на время "остановки") будет равна нулю, но с другой — фотона в этот момент вообще нет.
Согласно нашим познаниям и лучшим измерениям, скорость света сохраняется на отметке 299 792 458 м/с во всех местах и во все времена Вселенной.
— Если чего-либо нет в нашей библиотеке — этого не существует во вселенной.Я конечно уважаю ученых, но это заявление звучит немного пафосно.
(с) Star Wars
А вот если брать стороннего наблюдателя могут возникать разные интересные ситуации. Например — если взять два фонарика и направить их в противоположные стороны, то для вас скорость фотона из первого фонарика относительно фотона из второго фонарика будет равна двум скоростям света.
если взять два фонарика и направить их в противоположные стороны, то для вас скорость фотона из первого фонарика относительно фотона из второго фонарика будет равна двум скоростям света.
Я бы уточнил: каждый фотон движется относительно другого со скоростью света (хотя определить неподвижную систему отсчета для фотона нельзя, так что это не совсем корректное утверждение). Относительно неподвижного наблюдателя каждый фотон тоже движется со скоростью света. Расстояние между фотонами, как видит наблюдатель, сокращается со скоростью в две скорости света. Но в этом нет ничего особого, т.к. на расстояние никаких ограничений на накладывается.
определить неподвижную систему отсчета для фотона нельзя
А можно с этого места поподробнее? А то я не дочитав комментарии начал прикидывать что будет видеть наблюдатель «летящий верхом на фотоне». Забавно получилось, а оказывается нельзя :)
Это один из постулатов СТО: скорость света постоянна в любой системе отсчета. Соответственно, нельзя выбрать систему отсчета, в которой свет бы покоился.
Тем не менее, формально можно посчитать эффекты СТО для фотона, о чем часто любят рассуждать в интернетах:) Например, "с точки зрения фотона" время не идет вообще — он воспринимает момент испускания и поглощения одновременно, даже если с нашей точки зрения он летел сотни миллионов лет. С другой стороны, можно сказать, что расстояние для него сокращается до нуля. Короче, сплошные парадоксы.
Время стоит, других фотонов нет, место куда он воткнется предопределено.
Вообще странный объект этот фотон.
Ну и непонятно как он проходит «кипящий» вакуум, неужели совсем не теряет энергию.
Ну, энергию-то вроде не от чего ему терять, даже если он взаимодействует с виртуальными частицами. Эффективная скорость будет снижаться, это да, на поглощение — испускание уходит какое-то время.
Ну а для наблюдателя в точке старта вы бы исчезли. А для наблюдателя в точке поглощения — возникли, и передали-бы свою энергию его планете. Для наблюдателя который видит обе точки одновременно — вы бы пропали в одном месте, появились с задержкой в другом месте. Возможно подсветив свою траекторию, при некоторых допущениях.
А почему собственно свет в среде движется медленнее?
Для начала нужно определиться, что речь идет о фазовой скорости ЭМ волны в среде. Такое замедление — эффект исключительно коллективный, для многих-многих фотонов, каждый из которых летит со скоростью света.
Когда свет (электромагнитная волна) проходит через среду, он возмущает электроны в атомах среды. В результате этого возмущения атомы излучают вторичную электромагнитную волну. То, что мы видим на выходе из среды — результат интерференции главной и вторичной волны.
Вторичная волна при этом находится не в фазе с главной, и поэтому фазовая скорость суммарной волны может оказаться медленнее (или быстрее) скорости света.
Как пример: допустим, без среды мы пускаем свет из точки А в точку Б, и в Б получаем ноль фазы ЭМ волны (относительно А). Далее, мы помещаем на пути АБ среду, и оказывается, что фаза в Б отстает от этого нуля, как будто расстояние между А и Б увеличилось. А так как расстояние не увеличилось, то делаем вывод, что фазовая скорость уменьшилась. Откуда берется задержка по фазе?
Если представить вторичную волну как сумму двух компонент: с фазой противоположной главной и с некоторой другой фазой, то оказывается, что первая компонента полностью гасит главную волну, и остается только вторая компонента — с задержкой по фазе.
Спасибо. Я правильно понял, что если пустить единичны фотон из А в Б, то он либо пройдет без взаимодействия через среду, тогда его скорость останется с, либо переиспустится одним или несколькими атомами среды и тогда скорость будет меньше с?
А в каких средах свет летит быстрее с?
Есть среды с отрицательным показателем преломления, чаще всего это метаматериалы.
Если вы говорите о "медленном" или "остановленном" свете, то там да, механизм такой: фотон в норме поглощается и тут же переизлучается атомом. Когда свет "останавливают", фотону не дают переизлучаться какое-то время используя хитрые техники.
Конечно, если фотон просто поглотился без переизлучения, то его скорость тоже будет нулевой:)
Да, вы правы, именно так, я забыл сказать. Я понимаю когерентность как сохранение фазовых соотношений между разными модами (фотонами). Обычно когерентность верифицируется отдельно — типа посылается несколько фотонов с разными задержками, они останавливаются, а потом проверяют, сохранилась ли фаза между ними.
Свет… всегда движется со скоростью света, пока он движется в вакууме пустого пространства.А как же Эффект Шарнхорста?
"Мельчайшая единица электромагнитного излучения, квант, известна под названием фотон."
Непонятное определение. Наверное, квант — это минимальная порция излучения, а она представляет собой одну волну. Но фотон — это элементарная частица, размерами гораздо меньшими, чем единичная э\м волна. Поэтому можно считать, что фотон, перемещаясь в пространстве, создаёт в нём э/м волну с той частотой, которая соответствует его энергии. Аналогичным образом и электрон создаёт в пространстве э/м волну, в этом и проявляются его волновые свойства.
Поэтому я не понимаю, как расширяющееся пространство той же плотности (при неизменном значении космологической постоянной) способно растягивать волны фотона или электрона. Ведь они постоянно создаются этими элементарными частицами — как волны от лодки на подводных крыльях или от двухмоторного катамарана. Расширяющаяся акватория моря не влияет на мощность моторов этих судов, а именно мощность моторов определяет мощность/частоту исходящих от них волн.
И ещё вопрос: "Если он [электрон] переходит с того [уровня], что чуть выше, на тот, что чуть ниже, то энергия перехода переходит фотону с совершенно определённой энергией. Если взять 9 192 631 770 циклов этого фотона, то получится 1 секунда"
То есть считается, что фотоны данного излучения имеют частоту 9 192 631 770 Гц?
Эти переходы электронов в атомах цезия работают в атомных часах. И излучаемые электронами фотоны на орбите спутников gps имеют частоту 9 192 631 775 Гц. То есть ускорение хода времени на орбите можно выразить через повышение частоты/энергии фотонов или других частиц, которое является следствием повышения плотности энергии вакуума по сравнению с её значением на поверхности Земли. Верно?
Не все мои вопросы не из учебников, поэтому нет желающих о них задуматься? Не бойтесь высказать свою версию, не бойтесь минусов. Понимаю, местная атмосфера не способствует мозговому штурму и поиску нового выхода из старых проблем. Надеюсь на молодых, хотя, наверное, ошибаюсь в современной молодёжи.
фотон — это элементарная частица, размерами гораздо меньшими
Для начала нужно определиться, что есть размер фотона.
фотон, перемещаясь в пространстве, создаёт в нём э/м волну
Нет.
как расширяющееся пространство той же плотности (при неизменном значении космологической постоянной) способно растягивать волны фотона
Эффект Допплера.
повышения плотности энергии вакуума
Нет.
А так, мой аргумент о «растягивании пространства» — если может пространство давать замкнутые геодезические возле массивного тела, то и другое наполнение пространства может давать в нем «расширение» (изменение метрики) со скоростью больше скорости света.
"Для начала нужно определиться, что есть размер фотона."
Это его размер как элементарной частицы, которая поглощается и излучается как частица. Вы же не сомневаетесь, что размер электрона меньше присущей ему волны, выражающей его волновые свойства? С фотоном аналогично.
Если фотон, перемещаясь в пространстве, не создаёт в нём э/м волну, то вам придётся допустить обратное — что э/м волна, перемещаясь в пространстве, создаёт в нём фотон. Ведь волна фотоном не является — размеры у них разные.
Эффект Доплера объясняет изменения длин волн, а не производит их.
Вы полагаете, что материя не изменяет плотность энергии окружающего вакуума? Его метрику как пространства искривляет, а плотность — не? А вот две пластины в эффекте Казимира плотность изменяют, снижают её (из неё вычитается энергия виртуальных фотонов с некратной зазору длиной волны). И поэтому их придавливает к друг другу внешний, более плотный вакуум. Снижением плотности вакуума/эфира вокруг массивных тел можно объяснить и риманову геометрию в этом пространстве. Впрочем, вы не настроены на рассуждения, видимо, поиски сущности гравитации вас не интересуют.
Это его размер как элементарной частицы, которая поглощается и излучается как частица.С фотонами так не работает: при распространении можно грубо считать, что их размер тождественнен длине волны (поэтому дверца микроволновки не из сплошного металла: фотоны микроволн не проходят через решётку, а фотоны видимого света — запросто). При взаимодействии с другими элементарными частицами — опять же проблемы: фотоны одинаковой длины волны по-разному взаимодействуют с разными частицами, и это даже без учёта неопределённости. Но не считать же, что у фотонов одной и той же энергии по разному размеру для каждой из элементарных частиц плюс ещё один для практически всего взаимодействия в макромасштабах.
Может, Вам стоит слегка освежить знания?
Значит, хотя бы какой-то процент энергии будет переизлучать решеточка, которая состоит из металла с хорошей проводимостью и отверстий скажем диаметром 0.5 мм. Тут ещё зависит от соотношения толщины нашего металла с толщиной скин-слоя на частоте 2.4 ГГц (такая кажется в микроволновке).
Это нужно спрашивать у спецов по антеннам диапазона ОВЧ — как создают «параболическую» антенну (типа «параболический цилиндр») из группы вертикальный проводников (железо или что там?).
Когда такой огромный фотон поглощается атомом некой поверхности, как он знает каким именно атомом на поверхности он поглотится?
Если ТТ, то поглощает вероятно газ свободных электронов. Но, как вариант — фотон возбудит 3p-электрон (т.н. электрон остова в приближении сильной связи) на уровень 4p или какой-то следующий по заполнению уровень.
Во-вторых, может будет поглощать не атом на поверхности (если мы точно шлем фотон с энергией разрешенного перехода), а любой другой («дальше по пути»), направление текущего колебания которого в соответствии с эффектом Доплера даст попасть точно на частоту фотона.
Поясните, пожалуйста, моему склерозу — это какие-то новые уравнения Максвелла завезли или я всю жизнь неправильно понимаю электродинамику?
Я по поводу второй картинки в статье, про разложение электромагнитной волны на E и B.
Насколько я помню, скалярная напряженность электрического поля E есть частная производная по времени от индукции B, и наоборот. Ну там, изменение электрического поля вызывает вихревое магнитное, а изменение магнитного — вихревое электрическое, и вот эти бублики друг на друга наматываются и таким образом распространяются в пространстве.
А на картинке всё строго наоборот: поля равны нулю в совпадающих точках и их производные равны нулю тоже в совпадающих точках. Я сначала подумал, что художник был гуманитарием, но нет — Итан пишет «в одной фазе». Хотя должны быть в противофазе.
Это лыжи не едут или я не очень?
А на картинке всё строго наоборот: поля равны нулю в совпадающих точках и их производные равны нулю тоже в совпадающих точках.
Да вроде все верно у Итана, для бегущей волны все так и есть. Вот в стоячей волне, например, в резонаторе, будут сдвинуты по фазе.
Насколько я помню, скалярная напряженность электрического поля E есть частная производная по времени от индукции B, и наоборот.
Там все же ротор от Е равен частной производной по времени.
Если хотите «бублики», можно и «бублики»А если серьёзно, то вы всё правильно говорите. На приведённой в статье картинке есть вихревые электрическое и магнитные поля. Хоть линии поля и прямые, есть циркуляция. Вот пояснение:
Подставляем E(x,y,z) = E0(y,z)*cos(omega*t-k*x), где по частному E0 — константа (мог бы быть целый летящий пакет гармонических колебаний)
Для одного уравнения берем ротор от эл. поля (получаем компоненты кажется в плоскости yOz), для другого — производную по времени.
E0*(d/dx,d/dy,0)X(cos(omega*t-k*x)*a,cos(omega*t-k*x)*b,0), где a, b — произвольная константа, описывающая наклон нашей волны в плоскости — a^2+b^2 = 1
| i j k|
| d/dx d/dy 0|
|a*cos(-k*x) b*cos(-k*x) 0|
Тут по координате z выходит член типа "-b*k*cos(-k*x)". По честному я взял странную форму волны.
А теперь объясню так, чтобы сам понял:) Производная по времени от E(D) у нас есть там, где и производная по координате от B(H). Но так как сам факт возникновения этих полей амплитудой выше 0 после пропадания вызван только зависимостью производной по времени от производной по координате, значит по другому и быть не может:)
Короче, я сам не помню. Ищите решение уравнений Максвелла в вакууме в виде
E = cos(omega*t-k1*x-k2*y-k3*z), H = cos(omega*t-k1*x-k2*y-k3*z+phy),
найдите возможные значения сдвига фазы phy.
Итану уже задавали этот вопрос. Не ответил.
https://geektimes.ru/post/293025/
На самом деле, скорость света равна 1, это любой физик-теоретик знает. А люди просто неудобно определили метр и секунду, что получилось такое странное число.
И насколько вообще долгоживущи атомы и та сила которая держит их элементы в сборе.
Ведь все стремится к абсолютному покою, насколько я понимаю.
Ну, откуда те силы и энергии происходят или уже произошли, и теперь постепенно иссякают?, я даже и не рискую предположить. И почему вообще вот так устроен наш мир, а никак иначе… Голова идёт кругом…
уменьшается ли скорость света со временем
С очень высокой точностью нет. Физики много и тщательно проверяли.
насколько вообще долгоживущи атомы
Очень долгоживущи. Физики долго и упорно искали распад протона (= ядра самого распространённого во Вселенной атома), ничего не нашли. Это не значит, что он совсем стабилен, но, если и не стабилен, то имеет очень-очень-очень большое даже по меркам Вселенной время жизни.
почему вообще вот так устроен наш мир, а никак иначе
Это вам к суперструнщикам надо, они в эту сторону копают. Пока, правда, ничего не накопали.
Голова идёт кругом
а не, не надо:)
geektimes.ru/post/289973
Спросите Итана: всегда ли свет движется с одной и той же скоростью?