Γιατί το φως επιβραδύνεται από τον αέρα στο νερό;

Θέτοντας αυτή την ερώτηση κάθε χρόνο στους μαθητές μου και ακούγοντας λανθασμένες απόψεις που κυκλοφορούν (ακόμα και σε πανεπιστημιακά βιβλία!!) πιστεύω ότι είναι χρήσιμο το παρακάτω πρόσφατο βίντεο που ξεκαθαρίζει τα πράγματα

https://www.youtube.com/watch?v=CUjt36SD3h8

 

(Visited 1.285 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
16 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Καλησπέρα Χαράλαμπε.

Από το physicsgg:

Θοδωρής Βαχλιώτης

Σχεδόν συγκλονιστικό. Μέχρι τώρα είχα αντιληφθεί ότι το φως όταν αλληλεπιδρά με την ύλη εκδηλώνει το σωματιδιακό του χαρακτήρα (π.χ. φωτοηλεκτρικό, Compton) ενώ όταν διαδίδεται τον κυματικό (περίθλαση, συμβολή). Εδώ, απ'ότι κατάλαβα, διαδίδεται αλληλεπιδρώντας ταυτόχρονα με τα ηλεκτρόνια του μέσου και η εξήγηση δίνεται μέσω του κυματικού χαρακτήρα, αφού το ηλεκτρικό κύμα του φωτός επάγει ένα δεύτερο ηλεκτρικό κύμα (των ηλεκτρονίων) το οποίο το επιβραδύνει μέσω συμβολής!!! Δύσκολη η Φυσική παιδιά! Επί τη ευκαιρία: Ποια είναι η εξήγηση για την συμεριφορά του φωτός όταν περνά μέσα από μικρή οπή; Εκεί γίνεται σκέδαση;

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής

Καλημέρα Χαράλαμπε.

Σε ευχαριστούμε για το βίντεο που μας κοινοποίησες…

Πάνος Μουρούζης
3 έτη πριν

Αγαπητοί φίλοι καλημέρα από Κέρκυρα

Κατ’ αρχήν να πω για το θέμα ότι η κβαντομηχανική ερμηνεύει πλήρως όλα τα φαινόμενα του μικρόκοσμου άρα και του φωτός. Μία έκφρασή της κβαντομηχανικής είναι μέσω των διαγραμμάτων Feynman. Τα οπτικά φαινόμενα μπορούν πλήρως να ερμηνευτούν με τις ιδιότητες που αποδίδει η κβαντομηχανική στα φωτόνια και στα ηλεκτρόνια. Το εκλαϊκευμένο βιβλίο το Feynman γύρω από αυτό το θέμα το θεωρώ εξαιρετικό.  Σε αυτό το επίπεδο δεν μιλάμε πλέον για ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αφού διάδοση του φωτός και διάθλαση μπορεί να συμβεί ακόμη και από ένα φωτόνιο.

Σε μία γυάλινη πλάκα ρίχνω κάθε φορά ένα φωτόνιο. Μετά από καιρό θα βγουν με τη σωστή πιθανότητα φωτόνια παράλληλα με την διεύθυνση του αρχικού φωτονίου. Η ερμηνεία που δίνεται με τη δημιουργία δύο κυμάτων κατά την άποψή μου είναι ανεπαρκέστατη όχι μόνο γιατί δεν ερμηνεύει τι συμβαίνει όταν ρίχνω ένα φωτόνιο αλλά αδυνατεί να ερμηνεύσει γιατί ορισμένα σώματα δεν είναι διαφανή, ή γιατί κάποια αέρια απορροφούν ορισμένες μόνο συχνότητες ( νόμοι του Kirhhoff) ή γιατί δεν μπορεί να δημιουργηθεί με άλλη διαδικασία ταλάντωση ηλεκτρονίων με συχνότητες που αντιστοιχούν στο οπτικό φάσμα χωρίς διεγέρσεις αποδιεγέρσεις, γιατί δεν μπορούν να διαχωριστούν τα δύο ηλεκτρομαγνητικά κύματα κλπ κλπ.

Το γεγονός ότι δεν είναι εύκολο να ερμηνεύσουμε το φαινόμενο της διάθλασης με το μοντέλο των φωτονίων με απλό τρόπο δεν σημαίνει ότι δεν ερμηνεύεται με τη κβαντομηχανική θεωρία. Μία απλή ερμηνεία που προσπάθησα να δώσω πριν αρκετά χρόνια βρίσκεται στο παρακάτω άρθρο. Η ερμηνεία είμαι βέβαιος ότι δεν είναι  επιστημονικά ακριβής όπως και οποιαδήποτε ερμηνεία που δίνουμε προσπαθώντας να απλοποιήσουμε ένα θέμα. Θεωρώ όμως ότι είναι πιο ορθή από αυτή των δύο κυμάτων.

http://dide.ker.sch.gr/ekfe/epiloges/6_artra/diafora_epistimoarthra.html

άρθρο 56

Διονύσης Μάργαρης
Διαχειριστής

Καλημέρα Πάνο, καλημέρα στην Κέρκυρα και καλό Πάσχα.

Το σχόλιο δεν διορθώνεται… οπότε απλά γράφεις αποκάτω το σωστό και θα διορθωθείsmiley

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Καλημέρα παιδιά.

Πάνο διάβασα το άρθρο. Διαβάζω και φράση από το σχόλιό σου:

 Σε αυτό το επίπεδο δεν μιλάμε πλέον για ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αφού διάδοση του φωτός και διάθλαση μπορεί να συμβεί ακόμη και από ένα φωτόνιο.

Απορία:

Η συμβολή των κυμάτων αυτών δεν είναι ουσιαστικά υπέρθεση πιθανοτήτων;

Ο Feynman έτσι παρουσιάζει την πορεία (ακόμα και ενός) φωτονίου στην εκλαϊκευμένη έκδοση της QED. Δηλαδή γιατί να μην έχουμε υπέρθεση πιθανοτήτων ακόμα και αν "ο βομβαρδισμός" γίνεται φωτόνιο-φωτόνιο:

Στάθης Λεβέτας
Αρχισυντάκτης
3 έτη πριν

Καλημέρα σε όλους.

Κατ' αρχάς Χαράλαμε ευχαριστούμε για το βίντεο.

Μέχρι τώρα η μοναδική εξήγηση που έχω δει αναλυτικά για την επιβράδυνση του φωτός στο νερό (και γενικά σε υλικά μέσα) είναι μέσω των εξισώσεων του Maxwell και την αλλαγή των ειδικών ηλεκτρικών και μαγνητικών διαπερατοτήτων στα υλικά αυτά, η οποία αλλάζει την ταχύτητα διάδοσης (φυσικά αυτή η μέθοδος δεν εξηγεί πώς αλλάζουν οι διαπερατότητες). Γενικά είμαι επιφυλακτικός σε οποιαδήποτε απόπειρα εξήγησης η οποία δεν συνοδεύεται (έστω στοιχειωδώς) από κάποιες εξισώσεις. Στο συγκεκριμένο βίντεο δεν κατάλαβα τι ακριβώς είναι αυτό το δευτερογενές κύμα, (δεν μπορεί να οφείλεται σε ταλάντωση ηλεκτρονίων του μέσου αφού είναι δέσμια στα μόρια, ίσως κάποιες ταλαντώσεις των μορίων εν συνόλω, όπως στην εξήγηση της διάδοσης του ήχου στα στερεά;). Γενικά περισσότερο με μπέρδεψε παρά το αντίθετο (δεν ενστερνίζομαι ότι είναι λάθος, το Fermilab δεν μου αφήνει πολλά περιθώρια, απλά αφήνει πολλά σημεία ανεξήγητα για μένα). 

Συμφωνώ με την άποψη του Πάνου (δεν έχω διαβάσει ακόμη το άρθρο του), καλημέρα Πάνο, ότι σίγουρα επί της αρχής το φαινόμενο εξηγείται κβαντομηχανικά. Η ισχύς της αλληλεπίδρασης μορίου -φωτονίων θα προσδιορίζει τις διαπερατότητες. Ίσως δε η σκέδαση των φωτονίων σε τροχιές διαφορετικές της ευθύγραμμης θα έχει μικρή πιθανότητα να εμφανίσει διάχυση λόγω της ακύρωσης, όπως στα διαγράμματα Feynmann  για την διάδοση φωτονίων στο κενό. 

Αλλά και πάλι όλα αυτά είναι λόγια…