"Az ennek megfelelő energiaáramot adó fény nyomása viszont kiszámolható, de az nem sok szerepet játszhat. Sajnos a lézeres módszernél a fotonok egy része biztos visszaverődik részben a fémről, részben a plazmaállapotba kerülő fémgőzről."
Kezdem az egyszerűbbel, a visszaverődő fotonnak ugyanúgy nyomást kellene kifejtenie az anyagra, mint amelyik elnyelődik, sőt a nyomás így még elvileg nagyobb is a hatás-ellenhatás miatt, illetve hogy a fotonnak ellentétes irányba is c-re kell gyorsulnia(?).
Miért nem játszhat sok szerepet? El tudod képzelni, hogy azonos mozgási energiájú ütközések esetén ennyire különböző nyomások alakuljanak ki az atomok szintjén?
"Nem a nyomáson van a lényeg, hanem az energián, melyet vagy így vagy úgy közlünk. Ha mechanikailag közöljük, akkor bizonyosan veszendőbe megy egy része,
mert nem tudjuk elég gyorsan átadni, s egyrészt a hővezetés visz el valamennyit,
másrészt hanghullámként szóródik szét az energia, s az nem vesz részt az anyag roncsolásában. "
Ezzel egyetértek, de a hővezetés során elvitt energia szintén mozgás az anyagon belül, a hangrezgés ugyanaz, csak nagyobb méretekben. Így végső soron a kalapács által közölt mozgási energia nagy része a fém ionjait készteti mozgásra. (Meg persze a kalapácsét is, de még ha csak a fele jut a fémre, akkor is elég.)
Összegezve azt mondhatom, hogy a kalapács atomjainak eredő mozgási energiájának nagy része átadódik a fémdarabnak, ami nagyrészt hőenergiaként jelentkezik, így minden egyes atom kap valamennyi plussz mozgási energiát. (A fém a másik végén rögzített, így el nem mozdulhat.)
A lézerfény esetében ha a fotonelméletet alkalmazzuk, a sok nagy sebességgel becsapódó foton okozza ugyanezt a belső mozgásállapotváltozást, amit hőmérsékletváltozásként érzékelünk, de gyakorlatilag 0 nyomással. (Nem tartom kizártnak, hogy az eredő nyomóerő az adott felületre 0, mert csak rezgés történik, de az nincs kizárva, hogy a fénnyel együtt töltések is bacsapódnak az anyagba.) Végül is a nyomás, az erő és a mozgási energia adott felület esetén meghatározzák egymást(persze kell még a tömeg is).
Érthető, hogy mi a problémám? A részecskék mozgási energiája hasonló mértékben változik, ahogy a hőmérsékletváltozás mutatja, de az adott felületen kialakuló nyomások, amelyeket a mozgó részecskék sebessége és tömege határoz meg, mondjuk, hogy nem lesz azonos nagyságrendű. (Ebben az esetben a fotonnak is kell tömeget adnunk, ha ilyen a modellünk.)
"A lézerrel roncsolás esetében a nyomásnak jelentéktelen a szerepe, hanem a
sugárzás gyors hőközléssel egyenértékű, és olvadás illetve gyors párolgás lép
fel. Ettől lyukad ki a lemez."
Ez rendben van, de a fotonelmélet alapján magyarázva a dolgot, ahogy Einstein is tette, a dolog számomra nem áll össze. Ugyanahhoz a mozgásállapotváltozáshoz kétféle módon jutok el, de az egyik esetben nincs megfigyelhető elmozdulás a nyomás hatására, a másikban pedig van. Hová lenne az energia, ha a lézerfényben fénysebességgel egyirányba áramló fotonok csapódnának be az anyagba, de mégsem tudják azt megmozditani szemmel látható mértékben, de képesek az összes atomot rövid idő alatt olyan mértékben megmozgatni, hogy az anyag elgőzölögjön? Ahhoz, hogy nyomás hatására a fém elgőzölögjön, igencsak nagy nyomást kell alkalmazni. Arra láttam példát, hogyan folyasztják meg a fémeket húzásra,vagy nyomásra, de ez még mindig nem elgőzölgés, mint a lézersugár esetében. Ezt hogyan magarázod?
Úgy gondolom, hogy az általam irt 34-es hozzászólást meg kellene vitatnunk, mert számomra úgy tünik, komoly jelentősége van a fény természetére vonatkozólag!
Mivel a teljesítmény a térerősségek négyzetével arányos, ebből jön (mivel a teljesítmények összeadódnak), hogy az eredő effektív térerőségeket kell négyzetösszegek gyökével számolni.
Különböző frekvenciájú konstans amplitudójú jelek teljesítménye úgy adódik össze, hogy az egyedi teljesítmények négyzeteit kell venni, majd azeket összeadni, s az egészből négyzetgyököt vonni.
Ebben egész biztos vagy? Szerintem a teljesítmények símán összeadódnak.
Nem értem, hogy nagy teljesitményű lézerrel viszonylag gyorsan fel lehet melegiteni egy anyagot, vagyis a rácsban mozgó atomokat viszonylag könnyű gyors mozgásra kényszeriteni, de a fény nyomása ettől függetlenül alig mérhető és makroszkópikusan nem is, vagy alig mutatható ki.
Viszont a gyors atomsebesség ellen szól, hogy például kalapáccsal megütve egy fémet, vagy dörzsölve egy anyagot könnyedén hasonló hőmérsékletek érhetőek el, mintha mondjuk napfény világitaná meg, de itt a nyomás kimutatása nem kérdéses. Ez alapján talán a fémrácsban mozgó atomok mégsem olyan gyorsak, de mp-enként igen gyakran váltanak irányt.
A két esetet összehasonlitva miért van ennyire különböző nyomás hatására hasonló hőmérséklet? A fotonelmélet alapján azt várnám, hogy a sok kicsi, de gyors foton ha képes olyan hőmérsékletváltozást létrehozni, mint a lassú, de nagy kalapács, akkor legyen képes ugyanolyan nyomás létrehozására is. Nem jogos elvárás?
A hullámelmélet alapján pesze nincs probléma, mert ott a szinuszosan változó mezők talán csak rezegtetik az atomokat, de nem feltétlen akarják eltolni őket, a szapora rezgés pedig maga a hőmérséklet emelkedése lenne. Igy azt is könnyű helyre rakni, hogy miért sugároznak a testek nagyobb hőmérsékleten a nagyobb frekvenciák felé eltolódva.
Valószinűleg az történik, hogy lesz interferencia 2 lámpa esetén is, de időben olyan gyorsan változik a kép, hogy összemosódik, de vizuálisan (és talán egyébként is) olyan hatást ad, hogy a megvilágitás intenzivebb lesz.
Nagyobb teljesitményű lézereknél megoldák a hűtést is, nem?
Természetesen meg kell ismerni a fényt , csak nem lesz valami egyszerű meg is érteni az egész hátterét.
Nekem jelenleg úgy tűnik , hogy a térbe az energiát be lehet pumpálni és ki is lehet venni h/2pi impulzusmomentumnak megfelelő adagokban.Avagy az egésznek szoros kapcsolatban kell lennie valamiféle forgással , aminek a mibenléte előttem egyenlőre még mindig homályos.
De jobb is ha lépésenként , az EM hullám megértésével próbálkozunk előbb.
"Hogy az atom hogy csinálja, azt úgy tudom nem lehet szemléltetni, de most ez mindegy."
ENgem azért csak érdekelne, hogy az atom hogyan csinálja, mert amig ez rejtve van, addig sok jelenségnek nem tudhatjuk a biztos hátterét, ami fontos lehet. Például azt, hogy a mozgó atom miért sugároz más frekvenciával. (Vagy ahogy a relativitáselmélet hivei mondják, miért telik lassabban az idő?)
A levelezéseitekből az derült ki, hogy a fény intenzitása a térerősségvektorok nagyságától függ, de hogyan, milyen kisérlettel lehetne ezt megmutatni?
Ha két különböző lámpával megvilágitok egy felületet, akkor ott a fény nagyobb intenzitású lesz? Miért lehet akkor összegezni a vektorokat, amikor nem is tudjuk, hogy a két fényforrás milyen fázishelyzetű és frekvenciájú hullámokat bocsájt ki egymáshoz képest, illetve ott van még a polaritás is. Ezekkel még mindig nem tudok mit kezdeni. Vagy az intenzitás mégis valami mástól függ?
Annyit azért hozzátennék: Az energia relatív, ilyen értelemben nem az adott dolog tulajdonsága. (valaki lát valamit adott energiájúnak, más valaki másnak látja) A fotonszám elvileg skaláris, tehát abszolút mennyiség. (megfigyelő független) Ha futok egy atom felé, akkor természetesen nagyobb frekvenciát látok, a fotonoknak nagyobb energiát tulajdonítok, miközben változatlan fotonszám mellett az összenergia nő. (ez természetes: egy busszal is nagyobbat ütközünk, ha szembe futunk vele) Természetesen, ha az atom „mozog” (vagyis a mi rendszerünkben vizsgálódunk) azt látjuk, hogy az atom nagyobb frekvenciájú fotonokat bocsát ki. Erről persze az atom nem tud, mert a saját rendszerében ő nem „lát” semmiféle változást a fotonok frekijében.
Más egy picit a helyzet, ha az általános relativitást is belekeverjük a dolgokba. Ez az energiánál a viszonylagosságot megszünteti. Ez azzal jár, hogy pl. a részecskeszám sem lesz állandó. Ha gyorsulunk, vagy erős gravitációs térben vagyunk, érzékelhetünk fotonokat (vagyis kattog a fotondetektorunk) akkor is, ha egy másik megfigyelő szerint csupán a detektorunk rossz, és „nem bírja a megterhelést (ezért kattog) (Unruh és Hawking effektus)
„Ez utóbbi modellben adott fotonszám mellett valóban függ az össz. energia az egy foton által átadott energiától, vagyis a frekvenciától is.”
Igen. De talán jobb azt hangsúlyozni, hogy adott amplitúdó és frekvencia esetén az energiaáram sűrűsége (vagyis egységnyi felületre eső energia egységnyi idő alatt) csak az amplitúdótól függ. (nagyobb amplitúdó több fotont eredményez, és nagyobb freki nagyobb energiájú, de kevesebb fotont ad, így a frekvenciától nincs függés)
Most akkor szerinted jó, vagy nem az, hogy "az intenzitás az egységnyi felületen időegység alatt átáramló energia"?
Adott felületen átáramló energia/idő=energiaáram, energiaáram/felület=energiaáramsűrűség=intenzitás. Nem?
Egyelőre a fény elektromágneses elméleténél maradva ez épp a Poynting-vektor, amely definíció szerint az elektromos és mágneses térerősség vektorszorzata (konstans szorzótól eltekintve). Ebben pedig nem szerepel a frekvencia.
Amiben szerepel, az a fotonelmélet, ahol az f frekvenciájú fény egy fotonjának energiája hf. Ekkora adagokban adhatja le az energiát a fény.
Egy fekete testnek összesen átadott energiát számolhatjuk a Maxwell-elméletből is (ekkor a Poynting vektort kell a felületre és időtartamra integrálni), és a fotonelméletből is (ekkor az elnyelt fotonok számával kell egy foton energiáját szorozni). Ez utóbbi modellben adott fotonszám mellett valóban függ az össz. energia az egy foton által átadott energiától, vagyis a frekvenciától is.
A Maxwell elméletben pedig adott E és B amplitútó mellett akkor függne a frekvenciától, ha a Pointing-vektor integrálja függne tőle annak ellenére, hogy maga a Poynting-vektor pillanatnyi értéke nem függ. De azt nem látom, hogy miért függne. Például a szinuszos váltóáram effektív értéke sem függ a frekvenciától, pedig az is egy hasonló integrálból jön ki.
"Foton esetében a frekvenciával arányosan megnő E és B. Mondjuk ha 2-szeresére
növelnénk egy foton frekvenciáját mozgó tükörrel, akkor 2E x 2B adódik, de nem lesz 4-szeres a foton energiája, mert az átalakítása során a hossza felére zsugorodott. "
Találtam néhány hozzászólást, és egyetértek, ő olyan valakinek tünik, aki elég meggyőzően érvel, van stilusa és még sokoldalú is. Hátha erre visszajön és elmagyaráz egy-két dolgot. :-)
Közben eszembe jutott, hogy a visszaverődésnek mégis csak ugyanannyi időt kellene igénybe vennie egy adott anyag esetén, mint az anyagban terjedésnek. Üveg esetén a Brewster szög alatt belépő fénysugár sikban polarizált lesz, aminek a magyarázata, hogy az üvegbe belépő sugár és a visszaverődő ha 90 fokot zár be, akkor a terjedés irány egybeesne egy adott időben a rezgés irányával, ami nem lehetséges. Ugyanezt a jelenséget nem tapasztaljuk, ha a beesési szög 45 fok, vagyis a beesés és visszaverődés különböző időben megy végbe, de a visszaverődés és az anyagba hatolás nem. Ennél fogva a tükrös fénysebességmérés nem lehet teljesen pontos, mert nem veszi figyelembe a visszaverődés lassabb végbemenetelét.
Ezek után szeretném tudni, hogy mi megy végbe akkor, mikor a fényhullám atommal találkozik, mitől függ a "reagálási idő"?
Ezt az intenzitást kellene akkor tisztázni, mert erről sem írtatok konkrétan semmit. Mi van a polaritással? Ez lenne az eredő térerősségvektor, ami mindig más irányba mutat nem poláros fény esetén? Tudnák valamilyen kisérlettel igazolni, hogy az intenzitás a térerősség nagságát jelenti az elektromágneses hullámoknál?
Ez éppen akkoriban volt, mikor DCS kitalálósdit játszott velünk. Éppen csak belefogtunk a témába, mkor fel kellet a dolgot függesztenünk. Azóta "adós" ezzel !
Talán emlékeztek, a részeg téma után (mármint akkoriban az volt a kérdése, miért változik meg a fény terjedési sebessége a klf. anyagokban) belefogtunk a visszaverődés, átlátszósági kérdésbe. Az éppen ide vezetett volna.
Jelzem, az közel sem igaz, hogy a gyújtópont az pontszerű és ott nincs interferencia a hullámok közt.
Az sem világos, hogy az elektromos és mágneses térerővektor nagysága mit is jelent, ez felelős a fény intenzitásáért? Az energiáért a frekvencia, azt tudjuk.
Bocs, hogy így mazsolázok. Az energiáért is, és az intenzitásért is a térerővektor nagysága felelős (az intenzitás az egységnyi felületen időegység alatt átáramló energia). Amiért a frekvencia felelős, az ez energiakvantum nagysága, vagyis, hogy mekkora adagokban adja le, vagy veszi fel a fény az energiát (ld. fényelektromos hatás).
Ezeket a "bizonyos helyzetek"-et meg is tudjuk nevezni: hullámként terjed, és részecskeként hat kölcsön. (inkább részecskét szokás mondani, nem anyagot).
Húha, ez már komoly fizika ám! Sajnos mostanában nem jár errefelé DCsabaS_, aki az ilyesmit nagyon szépen el tudta mesélni. Esetleg keress rá a hozzászólásaira, szerintem élvezni fogod őket.
> Ezek olyan kérdések, ami mellett a fizikakönyvek is elmennek, és nem vizsgálják őket együtt. Szerintem ezért nincs sok hozzászólás, mert erre vonatkozóan inkább csak filozofálgatni lehet.
Sziasztok!
A dologról egyáltalán nem csak filozofálni lehet, a fény kettős természetét nagyon pontosan leírja a QM. Elhangzott itt egy-két félreértésre utaló kérdés, állítás is, de alapvetően ezt a kettős természetet kéne először megérteni.
Amit a könyvekről írsz, a középiskolás és ismeretterjesztő könyvek jó részére sajnos igaz lehet :( Többnyire tényleg csak annyi van, hogy hol részecske, hol hullám, oszt fogadd el. Nem azért nem írnak pontosabbat, mert nem tudják, vagy féltik a tudásukat, csak elsőre rohadt nehéz szemléletesen elképzelni. Aztán, ha egyszer megértetted, onnantól tiszta minden, és lényegében az egész QM-et érted.
Nekem egyébként az a véleményem, hogy ilyen "félig-meddig" nincs értelme valamit tanítani, hogy sok képlet, meg tanulnivaló, de a lényeget nem érti senki, és így inkább csak csökken a tanulók bizalma a fizikában.
Jó ismeretterjesztő: John Gribbin: Schrödinger macskája. De alapvetően a Schrödinger-egyenletet (3*n dimenziós komplex hullámtér) kell megérteni.
Amit én írtam, ahhoz a fénynek nem kell anyagnak lennie. Legalábbis nem úgy, hogy részecskék száguldoznak fénysebességgel az űrben. Nem furcsa, hogy a neutrinók, amelyek állítólag szintén fénysebességgel repülnek és 0 vagy ahhoz közeli a nyugalmi tömegük képesek átrepülni a Földet keresztbe anélkül, hogy egy atommal is ütköznének, az állítólagos foton viszont a legtöbb anyagba vagy nem hatol be, vagy rövid időn belül elnyelődik?
Az is érdekes, hogy az üveg gyakorlatilag 0 időn belül visszaveri a fényt( legalábbis nem számolnak vele a kisérleteknél), de lényegesen lassabban terjed az üvegben. Ez persze több problémát is felvet. Hogyan nyelődik el és bocsájtódik ki újra a foton 0 idő alatt az ellenkező irányba (c-vel) és miért vesz sokkal több időt igénybe az eredeti irányba kibocsájtani ugyanazt a fotont? Arról már nem is beszélve, hogy az atompályákon lévő elektron hogyan jön a képbe...
Na, megfogtál. Egyetlen kérdésedre tudok így hirtelen válaszolni, az sem fog megnyugtatni. :-)
A fény kettős természetéről: a fény egyszerre anyag és egyszerre hullám. Bizonyos helyzetekben anyagként, másokban hullámként viselkedik ugyanaz a fénysugár.
