1. #1

    Registered
    05/11/15
    Location
    Vlaams brabant
    Posts
    19
    iTrader
    -1 (0%)
    Mentioned
    0 Post(s)
    Reputation
    0/0

    Question Snelheid elektromagnetische golven?

    Hallo iedereen, mijn vraag is vrij simpel:
    Zijn alle elektromagnetische golven (vb infrarood t.o.v. zichtbaar licht) even snel wanneer ze zich niet in een vacuum bevinden? In een vacuum zijn ze even snel maar vertragen golven van verschillende golflengtes en amplitudes op een andere manier wanneer ze zich voortbewegen in een niet-vacuum?
    no votes  

  2. #2
    Pjken007's Avatar
    Registered
    28/12/07
    Location
    Ninove/Gent
    Posts
    951
    iTrader
    15 (100%)
    Mentioned
    0 Post(s)
    Reputation
    2/8
    In vacuum bewegen ze inderdaad allen even snel.
    In niet-vacuum kunnen ze inderdaad een andere snelheid hebben. In lucht zal die snelheid voor alle golflengtes wel ongeveer gelijk zijn, maar in vaste stoffen, vloeistoffen, .. kan dat sterk verschillen.
    Als we enkel het "licht"-gedeelte van het EM-spectrum beschouwen, wordt die snelheid aangegeven door de brekingsindex van het materiaal. De brekingsindex van glas is bv. ~1.5, wat wil zeggen dat het licht in glas anderhalve keer trager propageert dan in vacuum. Die 1.5 is echter een gemiddelde want typisch hebben korte golflengtes een iets grotere brekingsindex dan langere golflengtes (binnen het "licht-gedeelte!). Blauw licht zal dus iets trager propageren dan rood licht. Die golflengte-afhankelijkheid van de brekingsindex (n) noemt dispersie en verklaart de werking van prisma's, regenbogen, ...
    Bij andere EM-golven gebruikt men denk ik niet de brekingsindex [latex]$$ \epsilon $$[\latex] , maar de dielektrische constante ([latex]$$ n~\sqrt{\epsilon} $$[\latex])) van het materiaal om de snelheid van de EM-golf te bepalen.
    Die dielektrische constante wordt bepaald bepaald door interactie van de golf met het materiaal. Hierdoor hebben in grote lijn, lange golflengtes de grootste dielekrische constantes, omdat lange golven zowel voor roostertrillingen als voor elektronbeweging als voor ... kunnen zorgen, terwijl kortere golflengtes bv enkel met electronen gaan interaggeren.

    Wat betreft amplitude: De meeste huis-tuin-en-keukenmaterialen zijn lineair, wat wil zeggen dat de amplitude van de golf geen invloed heeft op de propagatiesnelheid. Je hebt echter ook niet-lineaire materiaal die 2e, 3e, .. orde effecten vertonen waardoor de brekingsindex bv. stijgt als de amplitude stijgt.
    In het geval van licht heb je ook dubbelbrekende (anisotrope) materialen. Dat wil zeggen dat de brekingsindex afhangt van de richting waarin het licht invalt (en/of de polarisatie van het licht) op het materiaal.
    Een goed voorbeeld hiervan is calciet, dat door de vikingen werd gebruikt om te navigeren.

    enzenzenz
    Last edited by Pjken007; 10-11-2015 at 00:49.
    no votes  

  3. #3
    Epyon's Avatar
    Registered
    29/09/02
    Location
    Aalst
    Posts
    16,414
    iTrader
    5 (100%)
    Mentioned
    1 Post(s)
    Reputation
    65/1067
    Het geheel van brekingsindexen en dielektrische constanten noemt men in het Engels ook wel eens de velocity factor. Die is niet uniform. Bij anisotrope media kan ze zelfs verschillen afhankelijk van de richting waarin de golf beweegt.

    Zelf ken ik enkel de factoren voor in elektrisch geleidende media. Deze 'snelheid van elektriciteit' ligt tussen de 50% tot 80% van de lichtsnelheid in vacuum, afhankelijk van het gebruikte geleidend materiaal en de balancering van de lijn.
    ___/The Things Network Ghent
    Look at me still talking when there's Science to do. When I look out there it makes me GLaD I'm not you.
    no votes  

  4. #4

    Registered
    17/04/14
    Location
    Eppegem
    Posts
    4,568
    iTrader
    0
    Mentioned
    0 Post(s)
    Reputation
    0/0
    Quote Originally Posted by Drwhybother View Post
    This quote is hidden because you are ignoring this member. Show
    Hallo iedereen, mijn vraag is vrij simpel:
    Zijn alle elektromagnetische golven (vb infrarood t.o.v. zichtbaar licht) even snel wanneer ze zich niet in een vacuum bevinden? In een vacuum zijn ze even snel maar vertragen golven van verschillende golflengtes en amplitudes op een andere manier wanneer ze zich voortbewegen in een niet-vacuum?
    Neen.

    Puur fenomologische wet eigenlijk:

    Wet van Snellius

    https://en.wikipedia.org/wiki/Snell%27s_law

    Elk medium heeft zen eigen brekingsindex.

    Wat er achter zit? Fotonen botsen met moleculen en verliezen energie. Infrarood licht en zichtbaar licht hebben andere golflengtes dus andere energieën en gaan dus anders interageren met moleculen/atomen. bv infrarood komt overeen met de binding tussen 2 atomen, zichtbaar licht komt overeen met een electron dat springt van het ene energielevel naar n ander, maar nog binnen hetzelfde atoom. Zo heeft eigenlijk elke vorm van energie op die kleine schaal hun eigen soort fotonen met een eigen range aan frequenties. Gaan allemaal anders interageren met massa, komen er ook anders uit.

    Wrs redelijk krom uitgelegd.



    Shit zit vol fouten, laat maar ik trek mij terug.

    quantum mechanics - What really cause light/photons to appear slower in media? - Physics Stack Exchange
    Last edited by Lt. KroftDünkel; 10-11-2015 at 16:47.
    no votes  

  5. #5

    Registered
    17/04/14
    Location
    Eppegem
    Posts
    4,568
    iTrader
    0
    Mentioned
    0 Post(s)
    Reputation
    0/0
    Quote Originally Posted by Pjken007 View Post
    This quote is hidden because you are ignoring this member. Show
    In vacuum bewegen ze inderdaad allen even snel.
    In niet-vacuum kunnen ze inderdaad een andere snelheid hebben. In lucht zal die snelheid voor alle golflengtes wel ongeveer gelijk zijn, maar in vaste stoffen, vloeistoffen, .. kan dat sterk verschillen.
    Als we enkel het "licht"-gedeelte van het EM-spectrum beschouwen, wordt die snelheid aangegeven door de brekingsindex van het materiaal. De brekingsindex van glas is bv. ~1.5, wat wil zeggen dat het licht in glas anderhalve keer trager propageert dan in vacuum. Die 1.5 is echter een gemiddelde want typisch hebben korte golflengtes een iets grotere brekingsindex dan langere golflengtes (binnen het "licht-gedeelte!). Blauw licht zal dus iets trager propageren dan rood licht. Die golflengte-afhankelijkheid van de brekingsindex (n) noemt dispersie en verklaart de werking van prisma's, regenbogen, ...
    Bij andere EM-golven gebruikt men denk ik niet de brekingsindex [latex]$$ \epsilon $$[\latex] , maar de dielektrische constante ([latex]$$ n~\sqrt{\epsilon} $$[\latex])) van het materiaal om de snelheid van de EM-golf te bepalen.
    Die dielektrische constante wordt bepaald bepaald door interactie van de golf met het materiaal. Hierdoor hebben in grote lijn, lange golflengtes de grootste dielekrische constantes, omdat lange golven zowel voor roostertrillingen als voor elektronbeweging als voor ... kunnen zorgen, terwijl kortere golflengtes bv enkel met electronen gaan interaggeren.

    Wat betreft amplitude: De meeste huis-tuin-en-keukenmaterialen zijn lineair, wat wil zeggen dat de amplitude van de golf geen invloed heeft op de propagatiesnelheid. Je hebt echter ook niet-lineaire materiaal die 2e, 3e, .. orde effecten vertonen waardoor de brekingsindex bv. stijgt als de amplitude stijgt.
    In het geval van licht heb je ook dubbelbrekende (anisotrope) materialen. Dat wil zeggen dat de brekingsindex afhangt van de richting waarin het licht invalt (en/of de polarisatie van het licht) op het materiaal.
    Een goed voorbeeld hiervan is calciet, dat door de vikingen werd gebruikt om te navigeren.

    enzenzenz
    Ik dacht ff, foton botst met atoom, molecule, verliest energie en dus snelheid, maar das toch zo krom als het maar kan zijn.

    Hebt ge 100 fotonen die reizen aan een bepaalde snelheid, en 50 worden er opgenomen, hebt ge toch nog dezelfde snelheid? Wat is er loos?
    no votes  

  6. #6

    Registered
    17/04/14
    Location
    Eppegem
    Posts
    4,568
    iTrader
    0
    Mentioned
    0 Post(s)
    Reputation
    0/0
    Neje, dus 1 conceptuele uitleg =

    foton reist altijd aan snelheid c, maar interactie met atomen neemt tijd in beslag, daarom een ogenschijnlijke vertraging van de snelheid van licht.

    Dus bv, 1 foton reist aan snelheid c, wordt opgenomen door atoom/molecuul/blabla, dus dat atoom neemt energie op, wordt ff geëxciteerd, is onstabiel en ontspant daarna en zendt weer een ander foton met weer een snelheid c uit, en die interactie neemt een zekere fractie aan min tot de zoveelste seconde in beslag, en in die tussentijd is het dus alsof dat foton ff stilstaat op de plek van dat atoom dus alles bij elkaar hebt ge een snelheid minder dan c.
    Last edited by Lt. KroftDünkel; 10-11-2015 at 17:06.
    no votes  

  7. #7

    Registered
    17/04/14
    Location
    Eppegem
    Posts
    4,568
    iTrader
    0
    Mentioned
    0 Post(s)
    Reputation
    0/0
    Dus ge hebt bv drie fotonen met elk een verschillende golflengte en die botsen met een watermolecule.

    Foton A botst met H molecule => relaxatietijd t1
    Foton B botst met O molecule => relaxtietijd t2
    Foton C botst met binding tussen O en H => relaxatietijd t3
    Foton A botst met O molecule => relaxatietijd t4

    etc...

    Zo krijgt ge dus een amalgaam aan verschillende relaxatietijden bij de interactie van een lichtbundel bestaande uit verschillende frequenties met een simpele vloeistof als water en dus een verschillende snelheid. In vacuum zijn er uiteraard geen relaxatietijden, want er zijn geen "dingen" die interageren met fotonen.

    Casimir effect uitgezonderd, maar daar begrijp ik geen janol van, want daar worden er fotonen gemaakt uit de energie die er heerst in een vacuum, maar daar ken ik toch hol van.

    Rudimentaire uitleg, gebaseerd op het internet, maar beter dan die verklaring kan ik op de moment niet.
    no votes  

  8. #8

    Registered
    05/11/04
    Location
    Pontusse
    Posts
    8,448
    iTrader
    0
    Mentioned
    0 Post(s)
    Reputation
    0/0
    Quote Originally Posted by Lt. KroftDünkel View Post
    This quote is hidden because you are ignoring this member. Show
    Dus ge hebt bv drie fotonen met elk een verschillende golflengte en die botsen met een watermolecule.

    Foton A botst met H molecule => relaxatietijd t1
    Foton B botst met O molecule => relaxtietijd t2
    Foton C botst met binding tussen O en H => relaxatietijd t3
    Foton A botst met O molecule => relaxatietijd t4

    etc...

    Zo krijgt ge dus een amalgaam aan verschillende relaxatietijden bij de interactie van een lichtbundel bestaande uit verschillende frequenties met een simpele vloeistof als water en dus een verschillende snelheid. In vacuum zijn er uiteraard geen relaxatietijden, want er zijn geen "dingen" die interageren met fotonen.

    Casimir effect uitgezonderd, maar daar begrijp ik geen janol van, want daar worden er fotonen gemaakt uit de energie die er heerst in een vacuum, maar daar ken ik toch hol van.

    Rudimentaire uitleg, gebaseerd op het internet, maar beter dan die verklaring kan ik op de moment niet.
    Denk niet dat het noodzakelijk is om alles met fotonen uit te leggen, een klassieke uitleg (met electromagnetische golven) werkt voor zover ik weet perfect. Je lichtbundel introduceert oscillaties in je materiaal (die je als lorentz oscillators kan zien, maar dat is dan inderdaad bijvoorbeeld de binding tussen O en H), die oscillaties creëeren op hun beurt weer lichtgolven, maar met een phase delay. Hierdoor heeft de som (interference) van de initiele golf en de golf gecreëerd door de oscillaties van je molecules ook een andere phase, waardoor je totale phase velocity trager is. De interactie (sterkte en phase delay van de gecreëerde lichtgovlen) tussen je licht en de oscillator hang af van de golflengte, vandaar verschillende brekingsindexen voor verschillende golflengtes.

    Belangrijk is dat je voor transparante materialen (glas bijvoorbeeld) niet op de resonantie van al die electronic/vibrational/... transitions zit, een atoom die een foton absorbeert en weer emiteert zoals bij een resonant transition is dan misschien ook niet volledig juist. Geen flauw idee hoe je het wel correct uitlegt in QED.

    Voor het casimir effect heb je trouwens ook dingen nodig die interageren met fotonen, weinig interessants te zien in vacuum!
    Last edited by Dieleman_F; 10-11-2015 at 19:09.
    no votes  

Tags for this Thread

Posting Permissions

  • You may not post new threads
  • You may not post replies
  • You may not post attachments
  • You may not edit your posts
  •  

Log in

Log in