by 
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
Καλησπέρα Χαράλαμπε.
Από το physicsgg:
Δεν είναι η πρώτη φορά που ασχολούνται με αυτό.
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;
Γιάννη το πρόβλημα δεν είναι ότι κάποιοι ασχολήθηκαν αλλά το ποιοί ασχολήθηκαν και το πότε ασχολήθηκαν. Π.χ. Αν πάρω π.χ. το βιβλίο του Hewitt των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων Κρήτης (3η έκδοση !!! Οκτώβριος 1997) από το οποίο διδάσκονται φυσική επί δεκαετίες όλοι οι δάσκαλοι πρωτοβάθμιας εδώ στο Ρέθυμνο (και συστήνεται ακόμα από τον κ. Οικονόμου στο βιβλίο για πρωτοετείς φοιτητές Φυσικού στο βιβλίο για πρωτοετείς "Η φυσική σήμερα") γράφει στη Σελίδα 99
Ο τρόπος με τον οποίο το φως περνά από ένα διαφανές μέσο εξηγείται με πολύπλοκους συλλογισμούς που ξεπερνούν το σκοπό του παρόντος κεφαλαίου. Συνεχίζει όμως: τα παλλόμενα ηλεκτρόνια εκπέμπουν φως της ίδιας συχνότητας. Το φως αυτό δεν μπορεί να διακριθεί από το αρχικό που έπεσε στο γυαλί παρά μόνο από δυο παράγοντες: (1) έχει μικρότερη ένταση, επειδή ένα μέρος του φωτός της δέσμης που προσέπεσε απορροφήθηκε και μεταβλήθηκε σε θερμότητα
(2) το σπουδαιότερο δεν έχει διανύσει τόσο μεγάλη απόσταση όση θα είχε διανύσει στον ίδιο χρόνο το φως που προσέπεσε στο γυαλί. Γιατί; Γιατί η διαδικασία απορρόφησης – επανεκπομπής δεν είναι ακαριαία χρειάζεται κάποιο χρόνος να συμβεί με αποτέλεσμα η μέση ταχύτητα του φωτός μέσα στο γυαλί ν αείναι μικρότερη από c. … τα φωτόνια που βγαίνουν από την επιφάνεια του γυαλιού δεν είναι ίδια με αυτά που μπήκαν μέσα του.
Δύο λάθη σε μία παράγραφο(το δεύτερο είναι η χρήση του όρου θερμότητα). πιστεύω λοιπόν ότι κάποια ζημιά έχει γίνει. Ενώ δεκάδες Έλληνες πανεπιστημιακοί φυσικοί έχουν πάρει ΔΙΕΘΝΕΙΣ διακρίσεις σαν ερευνητές ούτε ένας πανεπιστημιακός, από όσο ξέρω, δεν έχει πάρει διεθνή διάκριση σαν δάσκαλος της Φυσικής. Στο δε Φυσικό Κρήτης όταν τελείωσα αλλά και τώρα επί τριάντα σχεδόν χρόνια δεν υπάρχει έδρα διδακτικής της Φυσικής.
Καλημέρα Χαράλαμπε.
Σε ευχαριστούμε για το βίντεο που μας κοινοποίησες…
θοδωρή η καλύτερη εξήγηση χωρίς εξισώσεις είναι στο παρακάτω βίντεο
https://www.youtube.com/watch?v=NazBRcMDOOo
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
Καλημέρα Πάνο, καλημέρα στην Κέρκυρα και καλό Πάσχα.
Το σχόλιο δεν διορθώνεται… οπότε απλά γράφεις αποκάτω το σωστό και θα διορθωθεί
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:
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…
Στη σειρά βίντεο που έστειλα αναγράφεται ότι η πλήρη εξήγηση απαιτεί κβαντομηχανική και παραπέμπει στα παρακάτω 3Δ βίντεο. Είναι από μια πρόσφατη σειρά 3Δ βίντεο που χρησιμοποιώ στην τάξη και σε άλλα αντικείμενα όπως ο ηλεκτρισμός. Δεν ξέρω όμως αν τα παρακάτω βίντεο για τα κύματα που περιλαμβάνουν και την έννοια του κύματος ως κύμα πιθανότητας για σωματίδια είναι κατάλληλα για μαθητές πλην λίγο του πρώτου που χρησιμοποίησα σε μια ερευνητική εργασία (project) με θέμα τη δημιουργία του σύμπαντος.
https://www.youtube.com/watch?v=Io-HXZTepH4&t=1019s
https://www.youtube.com/watch?v=sFRdVj4rrAE&t=1529s
https://www.youtube.com/watch?v=SzAQ36b9dzs&list=PLkyBCj4JhHt-elH-mR1d1NfTZ-W0_DCRl&index=3
Γιάννη νομίζω ότι τα κύματα πιθανότητας είναι μία έννοια πιο γενική από ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Μπορεί να έχουμε κύματα πιθανότητας ακόμη και αν κινείται ένα αφόρτιστο σωματίδιο. Τα λέμε κύματα πιθανότητας όχι γιατί είναι κύματα αλλά γιατί το τετράγωνο της κυματοσυνάρτησης που εκφράζει την πυκνότητα πιθανότητας έχει την ίδια μαθηματική έκφραση ( μολονότι τώρα δεν είναι πραγματική αλλά μιγαδική) με την έκφραση ενός πραγματικού κύματος. Με άλλα λόγια δεν αμφισβητώ ότι η ερμηνεία της διάθλασης σε ένα διαφανές μέσο γίνεται με τη βοήθεια συμβολής κυμάτων πιθανότητας ( κβαντομηχανική). Αμφισβητώ ότι το η-μ κύμα δημιουργεί ενα δευτερογενές η-μ κύμα το οποίο συμβάλει με το πρώτο και το καθυστερεί. Μια τέτοια ερμηνεία όπως προανέφερα μπάζει από παντού. Τα μόρια ή τα άτομα δεν μπορούν να παράγουν φως μέσω ταλαντώσεων. Παράγουν φως μέσω διεγέρσεων-αποδιεγέρσεων. Γι αυτό δεν υπάρχουν κεραίες που τροφοδοτούμενες με εναλλασσόμενη τάση να παράγουν φως της ίδιας συχνότητας. Παρόλα αυτά νομίζω ότι υπάρχουν πολύ μεγάλες πιθανότητες να κάνω λάθος.
Παρόμοιες απορίες είχαν συνάδελφοι από την Αμερική σε αντίστοιχο φόρουμ. Ας δούμε τις απαντήσεις τους.
https://www.quora.com/Does-light-only-exist-at-the-speed-of-light-Does-light-accelerate-and-decelerate
με την πρώτη απάντηση από τις παρακάτω συμφωνώ
https://www.quora.com/Is-it-possible-to-increase-or-decrease-the-speed-of-light
μερικές απαντήσεις από συναδέλφους άλλες με υπέρθεση τροχιών (Ralph Burger) α λα Feynmann και άλλες (Rodney Brooks) ακόμα με με κβαντική θεωρία πεδίου
Και ένα άλλο βίντεο που συμφωνεί με αυτό του Fermilab για την Ερμηνεία
https://www.youtube.com/watch?v=mICTVow3-3I&feature=youtu.be
και ένα τεχνολογικό νέο : επιβραδύνοντας όντως το φως
https://news.harvard.edu/gazette/story/1999/02/physicists-slow-speed-of-light/
Αν δεν μπορούμε να δημιουργήσουμε έναν επιστημονικό – δημιουργικό εκπαιδευτικό μετασχηματισμό για κάποιο φαινόμενο καλύτερα να μην αναφερθούμε καθόλου στο θέμα. Γιατί μία τέτοιου είδους αναφορά μόνο την επιστήμη δεν προάγει. Τα βίντεο των παραπάνω συνδέσμων κατά την ταπεινή μου άποψη δεν έχουν καμία σχέση με την επιστήμη. Είναι εντελώς αντιπαιδαγωγικά και αντιεπιστημονικά. Τα μοντέλα στα οποία αναφέρονται δεν μπορούν να ερμηνεύσουν δεν μπορούν να προβλέψουν δεν μπορούν να υπολογίσουν. Όσον αφορά το θέμα της διάθλασης προσωπικά θα περιοριζόμουν στο νόμο του Σνελ ή και στην αρχή του Φερμάτ.
Γι αυτό είμαι πολύ επιφυλακτικός ( όχι αντίθετος ) στον τρόπο με τον οποίο θα πρέπει να εισαχθεί η σύγχρονη φυσική [σχετικότητα και κβαντομηχανική] στα σχολεία. Αν εισαχθεί με την ίδια φιλοσοφία που εμπεριέχεται στα παραπάνω βίντεο, θα έλεγα να μην εισαχθεί καθόλου.
Ο λόγος που δημοσίευσα το βίντεο ήταν ότι επί σειρά ετών δάσκαλοι δημοτικού αλλά και ίσως φοιτητές του φυσικού άρα και πολλοί μαθητές διδάσκονταν μια λανθασμένη άποψη που εξηγείται στο βίντεο. Με κίνδυνο να γίνω αιρετικός και με δεδομένο τον αριθμό των ωρών της Φυσικής στα Λύκεια θα διαφωνούσα με την εισαγωγή σύγχρονης φυσικής(κβαντομηχανικής πέρα από το μοντέλο του Bohr και αυτά που διδάσκονται στη χημεία κατεύθυνσης) και σχετικότητας στα Σχολεία. Όταν έχουμε τομείς όπως εναλλασσόμενα ρεύματα με εμπέδηση, μετασχηματιστές, βολές στο ομογενές βαρυτικό πεδίο της Γης, πόλωση, λέιζερ κ.λ.π. που δεν διδάσκονται καθόλου , ενώ έχουν εφαρμογές στην καθημερινή ζωή και σε μεγάλο πλήθος πανεπιστημιακών σχολών, ή διδάσκονται ελλιπώς (βλέπε κόψιμο Cp,Cv&ανισοκατανομή ενέργειας, φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, έργο δύναμης μεταβλητού μέτρου, χωρητικότητα αγωγών), όταν λείπει τελείως η πυρηνική φυσική(με εφαρμογές σε ραδιοισότοπα, σχάση , σύντηξη) το να διδάσκονται οι μαθητές υποχρεωτικά κβαντική χωρίς τελεστές, εξισώσεις Maxwell (όπως τα διδάχτηκα σαν μαθητής στις δέσμες) χωρίς επικαμπύλια και επιφανειακά ολοκληρώματα ή αστροφυσική ή quarks (όπως τα διδάσκονται στα Αγγλικά Α-Levels σε βίντεο που είχα αναρτήσει παλιότερα) θεωρώ ότι είναι μια πολυτέλεια για τα ελληνικά δεδομένα και όχι μόνο. Έχοντας διδάξει και διδάσκοντας και φέτος τέτοια αντικειμένα αγαπημένα στους μαθητές, μόνο σε μορφή ερευνητικής εργασίας και μόνο στους μαθητές που το επέλεξαν σαν project (στα πλαίσια άλλου μαθήματος) αυτή την άποψη έχω σχηματίσει. Είμαι αντίθετος στην υποχρεωτική εκλαίκευση της Φυσικής σε μαθητές όπως εκφράζεται στα βιβλία π.χ. του Hawinkg. Ας το διαβάσουν μόνο αυτοί που έχουν τέτοια ενδιαφέροντα. Άλλωστε πιστεύω η φυσική μοιάζει με ένα ανεξερεύνητο τόπο που είναι καλύτερα είναι να μην σε δείξει όλα τα όμορφα μέρη με την πρώτη επίσκεψη ιδιαίτερα αν αυτά είναι δύσβατα για πολλούς.