Астрофизический портал | |
|
Механизм уменьшения эффективной скорости фотонов в прозрачных средах (12 августа 2009)
ВиРа - 12 августа, 2009 - 15:54
Каков "механизм" падения эффективной скорости фотонов (ЭМВ) в прозрачных преломляющих средах (Г, Ж, Т)?
Естественнейший этот вопрос "вырастает" в смешную проблему: учебники и энциклопедии молчат, в Рунете нашёл я только пару необоснованных нелогичных гипотез (временное поглощение и/или удлинение пути). otvety.google.ru/otvety/ и даже library.ru/help/ тоже оказались беспомощными.
- версия для печати
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Комментарии
Фотон поглощается атомами среды и переизлучается в том же направлении, попадает на следующий атом, и тот атом его снова переизлучает и т.д. Из-за того, что процесс переизлучения не моментальный, в итоге фотон проходит толщу среды дольше, чем в вакууме.
Естественно, — экспериментально!
Хорошо бы завести где-то в Рунете неустаревшие конспекты лекций МФТИ ... , ...
по данному вопросу лекции в МФТИ не полнее, чем в ...
Т.о., ожидается оптимальный — для всех сторон — ответ на исходный вопрос: "На сегодня достаточные материалы - см. ...
(ГС или хотя бы однозначная фраза для поиска)."
=========================
Мои "переживания" - не более, чем сочувствие "шефам", дозволяющим пустую болтовню, (включая и мою — ответную). Ничего не имею против "корректного" исчезновения "ответов", не являющихся ответами.
Уберите здесь всё, кроме исходника, на данный момент, или аннулируйте мою активацию на этом сайте, до становления его приличным — устраняющим допущенные случайные ошибки.
Смею напомнить, что inkerman — один из лучших пользователей сайта и часто дает весьма грамотные ответы. А от ошибок не застрахован никто.
И жду на него ответ от приличного профессионала или толкового любителя.
Что касается удаления Ваших и чужих сообщений, то они будут удалены только в том случае, если не относятся к физике или содержат нападки на других пользователей.
[флуд удален — afportal]
1. Свет переходит из вакуума, допустим, в прозрачную среду, скорость света в этой прозрачной среде является постоянной? Это вопрос 1-й.
2. Я почему спросил про эффективную скорость фотонов, укажите пару-тройку источников (книг, энциклопедий...), где этот термин употребляется? Это вопрос 2-й.
Вопросы я задал, чтобы точнее ответить на Ваш вопрос, ответ есть.
'Самостийный' мой термин "эффективная скорость фотонов" отображает юмор "всех учебников и энциклопедий", сообщающих ТОЛЬКО то, что:
- фотон всегда движется со скоростью света;
- скорость света в прозрачной среде определена её показателем преломления (т.е. бывает аж в 4 раза меньше фундаментальной).
Для зачёта и диплома этого, может быть, и достаточно, но не для людей думающих и слыхавших про спектроскопию — это насчёт 'временного поглощения'.
Выкладывайте Ваше "ответ есть"!!
Факт 2-й: "механизм" падения эффективной скорости (это Ваш вопрос) предполагает наличие среды с изменяющейся оптической плотностью.
1. При прохождении электромагнитной волны через вещество часть энергии волны затрачивается на возбуждение колебаний электронов. Частично эта энергия вновь возвращается излучению в виде вторичных волн, возбуждаемых электронами; частично же она переходит в другие виды энергии (например, в энергию движения атомов, т. е. во внутреннюю энергию вещества). Таким образом, интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается − свет поглощается в веществе.
2. Первичная электромагнитная (световая) волна, распространяясь через вещество со скоростью с, вызывает вынужденные колебания частиц. Благодаря этому около каждой частицы возникнут вторичные волны. Амплитуда и фаза этих вторичных волн определяются амплитудой и фазой вынужденных колебаний частиц; последние же зависят от соотношения между частотой падающей волны w и частотой собственных колебаний wo. Вторичные волны, складываясь с первичной, образуют результирующую волну с амплитудой и фазой, отличными от амплитуды и фазы первичных волн. Это ведет к тому, что волна проходит через вещество с фазовой скоростью, отличной от скорости, с которой она распространялась бы в пустоте. Различие в скоростях будет тем больше, чем сильнее вынужденные колебания частиц.
Есть пара возражений:
1) сложение двух колебаний с разными частотами не может дать в результате колебание с частотой первой волны, но со сдвигом фазы. Так просто математически не получится.
2) у атомов частота собственных колебаний совпадает с частотой волны. Почему? Я полагаю, это следует из наличия разрешенных переходов у электронов в атоме для света данной частоты. Если будет несовпадение, если не будет таких переходов, то излишек энрегии уйдет в фононы (читай в тепло), а вторичные волны будут иметь исключительно частоты разрешенных переходов.
Другое дело, что фаза вторичной волны отличается от первичной на π/2 и при сложении с ней дает некий сдвиг фаз, формирующий снижение фазовой скорости.
С фазовой скоростью проблем вроде нет. Все строго. А как быть с групповой? С какой скоростью фронт волны будет распространяться в стекле, например? Я выкладок по распространению групповых волн не встречал, хотя никогда и не особо искал.
А я — по Сивухину, т. 4 "Оптика" $58. Там с вычислением сдвига фаз.
А еще я не внимательно прочел Ваш комментарий. Виноват. Мне показалось, что у Вас выходило, что частота вторичной не равна частоте первичной, а на самом деле о частоте вторичной Вы даже и не писали.
В общем, частоты будут по-любому равны.