Atomen, fotonen, licht

[Jan van de Velde]

<i>Uit

Geniaal!! In de aanvaardde theorie, dat de lichtstraal pauze's neemt, zijn er moeilijkheden (zoals...waarom zendt het atoom de lichtstraal terug uit in dezelfde zin en richting).

Da's geen moeilijkheid, da's een misverstand. Want een atoom zendt geen lichtstralen uit, hoogstens fotonen. En dat gaat écht alle kanten op.

Maar dan komt de golftheorie van Huygens om de hoek kijken, the Huygens' principle:

http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/wave...n/huygens3.html

en dan klopt alles ineens weer als een bus.

[Victor]

Beste Jan,

'kvind het een mooie maar misleidende animatie.

Een foton dringt een vensterglas binnen, en komt er aan de andere kant terug uit. Het foton die door de moleculen geabsorbeerd wordt, heeft een voorkeursrichting waar het terug wordt uitgezonden. Dit is niet te verklaren met Huygens zijn golffront. Want....zijn golffront heeft geen voorkeursrichting! In de animatie wordt dit ten onrechte geïnsinueerd, toch?

Volgens de animatie:

- het atoom zendt willekeurig fotonen uit.

- deze vormt een golffront.

- dit golffront heeft geen voorkeursrichting, maar is bolvormig!

Als een boeltje fotonen een vensterglas binnengaan, komen ze er niet als een bolfront terug uit.

Ze hebben een voorkeursrichting...

[Jan van de Velde]

Een foton dringt een vensterglas binnen, en komt er aan de andere kant terug uit.

De kans dat dat hetzelfde foton is is verwaarloosbaar.

Het foton die door de moleculen geabsorbeerd wordt, heeft een voorkeursrichting waar het terug wordt uitgezonden.

Wie beweert dat?

Dit is niet te verklaren met Huygens zijn golffront. Want....zijn golffront heeft geen voorkeursrichting!

Dan ben ik bang dat je het Huygens principe niet goed begrijpt.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Principe_van_Huygens-Fresnel

In 1678 voerde de natuurkundige Christiaan Huygens (1629-1687) het beginsel als volgt in.

"Elk punt van een golffront is op te vatten als een nieuw storingscentrum, dat op zijn beurt lichtpulsen uitzendt. Een nieuw golffront vindt men door de omhullende van deze elementaire golffronten te nemen".

In de animatie wordt dit ten onrechte geïnsinueerd, toch?

In de animatie wordt dit terecht zo weergegeven, zeker niet ten onrechte geïnsinueerd. En wiskundig klopt dit als een bus. Het heeft allemaal te maken met interferentie van golven. En een foton is een golf hè.......

[StrangeQuark]

heeft een voorkeursrichting waar het terug wordt uitgezonden.

Dat is dus juist exact niet wat er beweer wordt! Er is geen voorkeurs richting. Alleen wordt er destructief geinterfereerd in de andere richtingen. Echter atomen schieten fotonen alle kanten op.

[Victor]

Mag'k hier nog even verder op ingaan, of is het beter om een nieuwe topic te starten?

Stel dat het zo is als beweerd wordt: de fotonen dringen links het glaswerk binnen, worden geabsorbeerd en terug in willekeurige richtingen uitgezonden. De fotonen die naar boven, onder en links gaan, worden uitgedoofd door interferentie. De fotonen die naar rechts gaan worden niet uitgedoofd, zoals op de animatie te zien is. De netto-'stroom' aan fotonen gaat dus van links naar rechts, zoals we in het dagelijkse leven gewend zijn.

Eventjes dieper ingegaan op de interferrentie:

A) Of de interferentie destructief, constructief is of iets tussenin is, hangt af van de golflengte en de afstand tussen de glasmoleculen. De kans dat de afstand tussen de glasmoleculen en golflengte van het invallende licht perfect is om destructieve interferentie te bekomen, is heel klein. Er is veel meer kans op een mooi kleurenpatroon. Dit is in ons dagelijkse leven niet te zien. Licht door het vensterglas zal het invallende licht niet in alle richtingen als gekleurd licht uitzenden.

B) Bovenstaande gaat er nog van uit dat er interferentie is. Ik denk, ook al zit ik er zoveel naast, dat interferentie soms opgevat wordt als een soort van 'smelt' van golven: eens 2 golven interfereren, zijn ze onmogelijk nog uit elkaar te krijgen. Volgens mij trekken 2 geïnterfereerde lichtgolven zich niets aan van elkaar.

licht_2 929 keer bekeken

De rode en gele lichtpuls gaan naar elkaar toe en interferreren tot een oranje lichtpuls.

Daarna gaan ze terug uit elkaar als rode en gele lichtpuls.

Een glas-molecule zendt fotonen in alle richtingen uit. De fotonen die naar boven gaan, zouden destructief geïnterfereerd worden.....maar toch vliegen ze aan de lichtsnelheid verder. En uiteindelijk bereiken ze de bovenrand van het stuk glas, en verschijnen terug in hun niet-geïnterfereerde vorm: een mooi lichtstraaltje.

Ik denk dat, indien glasmoleculen de fotonen in alle richtingen zouden uitzenden, Huygens zijn principe niet tegenhoudt dat het licht het vensterraam in alle richtingen verlaat.

[Jan van de Velde]

Mag'k hier nog even verder op ingaan,

Dat mag, maar eerst moet je in dit verband eerst en vooral ophouden over licht te denken als over deeltjes. Think "wave" and "wave only".

gek iets, die golf-deeltje dualiteit.

Anderzijds, misschien kunnen we dit stuk discussie inderdaad beter afsplitsen naar natuurkunde optica. Ik zal het eens voorleggen.

[jadatis]

Ik blijf de theorie van licht vasthouden een kaboutertjes-theorie vinden.

De Victor-jadatis theorie van bochtjes draaien om de atomen ga ik steeds meer voor voelen.

Dus hier nog maar even overgenomen uit andere topic

Je kunt het ook uitleggen als dat het licht met de volle snelheid bijna halve bochtjes maakt om de atomen heen, en zo een langere weg aflegt ,waardoor het licht er langer over doet om dezelfde afstand af te leggen.

Dan blijft het licht door het glasblok bewegen met de volle lichtsnelheid.

Op het grensvlak is de situatie anders dan binnenin het blok, waardoor de afbuiging van het licht door de atomen niet volledig is bij scheef invallen. Dan zou de afbuiging alleen bij de eerste atomen van het grensvlak gebeuren,en dus zelfs al iets in het vacuüm beginnen.

een halve bocht is 1,57 x zo lang als rechtdoor ( 1/2 pi) dus dat verklaart nog niet de brekingsindex van diamant (2,4)

Daarvoor zou dan het licht een 0,76 e deel van het rondje moeten maken. Met die theorie zou dan wel een maximale brekingsindex bepaald kunnen worden. Ook de reflectie is hoger bij een hogere brekingsindex, wat ook aansluit bij deze theorie.

Wanneer het licht meerdere rondjes maakt komt het niet meer door het oppervlak heen en is het materiaal niet meer transparant.

Allemaal weer theorie natuurlijk

Daarom eerst wat eigenschappen op een rijtje.

Licht met een lagere frequentie heeft een lagere brekingsindex dan die met een hogere frequentie.

De lagere snelheid in een optisch medium wordt doorgaans bepaald uit de brekingsindex.Of zijn er lange lijsten van verschillende licht-snelheidsmetingen in verschillende materialen, ook vaste stoffen?

De lichtbreking gebeurt alleen aan de grensvlakken. of zoals bij warme lucht als er brekingsindexverschillen zijn.

Warme lucht heeft een lagere brekingsindex, daar staan de atomen ook verder uit elkaar. is dan onder hoge druk de brekings-index van lucht ook hoger?

Om transparant te zijn moet een optisch dichter medium een regelmatige kristalstructuur hebben.Van het oog is het bekend dat eudeem van de cornea deze troubeler maakt doordat de regelmatige stuctuur verstoord wordt door het vocht dat de cornea opneemt.

Diamant is wel een zeer regelmatige atoom-stuctuur van koolstof, grafiet is zelfs zwart, ook koolstof maar andere atoom-stuctuur. Dus je moet als stof wel aan een aantal eisen voldoen om transparant te worden.

Er is met een formule het spiegelings-persentage te bepalen aan de hand van de brekingsindex-verschillen. Hij is me alleen even ontschoten, maar bij ontspiegeling van glas wordt hiervan gebruik gemaakt . Hoe hoger de brekings-index, hoe meer spiegeling van het oppervlak.

Als licht onder een grote hoek invalt op het oppervlak van een optisch medium dan wordt het terug gekaatste gedeelte gepolariseerd. De polariserende brilleglazen maken hier gebruik van om die spiegeling uit te doven.

Ik ben er altijd vanuit gegaan dat licht een trilling is dwars op de bewegingsrichting. Hoe komt anders een foton door het traliewerk van een polariserend filter heen.

Dan de vragen die dan oprijzen.

Als een foton sneller trilt, gaat deze dan ook langzamer dan de lichtsnelheid doordat deze door de zijwaartse trilling een langere weg aflegt? Uitgaande van een sinusbaan zou dit te berekenen zijn, uitgaande van een zelfde amplitude van de verschillende kleuren.

Zouden er dan ook fotonen rondvliegen die geen trilling hebben en daardoor geen kleur en ook dus sneller voortbewegen?

Worden er fotonen uitgezonden met verschillende kleuren ( dus verschillende frequenties)?

Vul je het voorgaande in, in de Victor-jadatis theorie dan zal het licht bij diamant wel een aardige spaggetti-baan afleggen, maar toch door de regelmatige structuur in het medium rechtdoor bewegen.

op het grensvlak wordt dan het licht afgebogen doordat er maar aan een zijde atomen zitten ( bij vacuüm naar diamant)

, en daardoor het bochtje niet gecompenseert wordt door het volgende en vorige,en de naastliggende atomen in de lichtbaan.

Bij totaalreflectie draait het licht helemaal om de laatste atoom heen omdat daarachter geen atomen meer zitten.

Polarisatie en reflectie-persentage heb ik zo snel nog geen verklaring voor.

[Jan van de Velde]

een denkfout waar héél het verhaal van de "kaboutertjestheorie" zoals je dat noemt om draait is

Als een foton sneller trilt,

Een foton trilt niet. Een foton is een deeltje. Een golf trilt óók niet, een golf IS een trilling. En die golf plant zich voort aan de lichtsnelheid. In vacuüm is die voor alle frequenties gelijk.

(Als je het met geluid wil vergelijken: de trilling van een hoge toon plant zich in lucht net zo snel voort als de trilling van een lage toon.)

is dan onder hoge druk de brekings-index van lucht ook hoger?

Ja, netjes rechtevenredig met de druktoename.

[Victor]

De "Victor-jadatis theorie" is (voorlopig?) enkel de "Jadatis theorie" hoor!

Ik vind het geniaal gevonden maar sta er (nog?) niet achter! De theorie dat licht pauze's neemt in een middenstof vind'k heel elegant. Het is niet omdat er ergens iets (schijnbaar?) niet klopt aan een theorie, dat je deze volledig moet verwerpen. Een klein nieuw element/interpretatie kan het probleem oplossen, en de theorie zelfs nog steviger maken.

Voorlopig trekt 1 iets me erg aan in je theorie. Als licht door een nauwe spleet gaat, waaiert die uit, zoals Huygens zijn nieuwe puntbron. Huygens stelt wel dat er een puntbron ontstaat, maar zegt niet waarom. Jouw theorie kan, als je ze goed uitwerkt, dit verklaren door de interactie van het spleet-materiaal met je lichtstraal. Omdat licht noch interageert met elektrische, noch met magnetische velden, heb je flink wat werk voor de boeg!

Vooreest kun je je informeren over de aard van licht. Licht plant zich voor door de constante omzetting van elektrische en magnetische velden, in elkaar, volgens dhr. Maxwell. Over de "breedte" van een lichtstraal, weten we niet veel. Het is allesinds geen sinusvorm. De sinusvorm in de schoolse grafiekjes hebben een y-as die benoemd is met "veldsterkte", dit is geen afstand.

Succes!!

[Rude]

Eigenlijk is alles in dit topic met het golfkarakter van licht te omschrijven.

Licht is een elektromagnetische golf. Deze golf kan de geladen deeltjes die bewegen in een atoom (lees: elektronen) in een bepaalde trilling brengen, afhankelijk van wat voor golf het is. Die atoom-wolk gaat niet uit zichzelf trillen, dus daar is energie voor nodig en die energie haalt 'ie uit het licht. Het licht is dus nu opgenomen door de elektronwolk. In dit licht zit dus 1) golflengte informatie en 2) polarisatie informatie. 1) omdat de bepaalde golflengte(s) de elektronenwolk op een bepaalde manier laten trillen en deze elektronenwolk daardoor veranderende bewegende ladingen heeft zal deze weer licht gaan uitzenden om weer terug te gaan naar z'n grondtoestand. Hier komt de brekingsindex dus ook vandaan: Licht wordt opgenomen door de elektronenwolk en die zendt het licht weer opnieuw uit. 2) de polarisatie van het licht bepaalt welke kant de elektronenwolk op trilt, en zal er dus ook voor zorgen dat de elektronenwolk dezelfde polarisatie weer zal uitzenden.

Nu de richting nog: de elektronenwolk trilt maar heeft geen idee waarvandaan die trilling aangelegd is; hij trilt weliswaar 1 richting op, maar dat kan net zo goed van voren als van achteren aangeslagen zijn. Hij zal dus ook beide kanten op licht uitzenden; zowel in de richting waarvandaan de bundel kwam, als naar voren. Dit zullen alle atomen/elektronenwolken in de bundel van het pad doen, waardoor je constructieve interferentie krijgt in de vooruitgaande richting en destructieve interferentie in de richting waarvandaan de bundel kwam.

wat betreft reflecties: dat is ook op deze manier uit te leggen, alleen is het interferentieverhaal dan wat moeilijker instinctief te vatten, dus zul je de wiskunde in moeten duiken.

als je dat echt leuk vind kan ik je het volgende paper aanraden:

Reflection from dielectric materials, G.C. Reali, American Journal of Physics Vol. 50, No. 12, page 1133-1136, December 1982

[jadatis]

De "Victor-jadatis theorie" is (voorlopig?) enkel de "Jadatis theorie" hoor!

Voorlopig trekt 1 iets me erg aan in je theorie. Als licht door een nauwe spleet gaat, waaiert die uit, zoals Huygens zijn nieuwe puntbron. Huygens stelt wel dat er een puntbron ontstaat, maar zegt niet waarom. Jouw theorie kan, als je ze goed uitwerkt, dit verklaren door de interactie van het spleet-materiaal met je lichtstraal. Omdat licht noch interageert met elektrische, noch met magnetische velden, heb je flink wat werk voor de boeg!

Succes!!

Wat het gedrag van licht bij een spleet betreft het volgende.

Bij het bepalen van de refractie, wordt wel een pin-hole gebruikt. Dit is gewoon een klein gaatje in een zwart materiaal.

Daar zie je altijd scherp door. Nu is de maximaal te behalen scherpte afhankelijk van de grootte van het gaatje, wordt het te klein dan gaat de gezichtsscherpte ook weer omlaag. Maar wat ik ook bij mijn opticiëns-cursus hoorde is dat ook de vorm van het gat van invloed is op de gezichtsscherpte, een vierkant gat geeft een lagere scherpte dan een even groot rond gat. Dit heeft allemaal te maken met inteferentie aan de randen, net als bij een spleet.

Mogelijk is soortgelijk de breedte van de spleet te bepalen waarbij een puntbron ontstaat.

Ook zal er door ontspiegelen van glazen niets veranderen aan de brekingsindex van de glazen .

Ook gepolariseerd licht veranderd niets aan hoe het licht door het glas gebroken wordt, en dat is dan weer strijdig met het even vasthouden door de atomen, hoe onthoudt het kaboutertje hoe het licht gepolariseerd was .

Ook bij de golffronten-theorie zou je dan verwachten dat het licht zijn polarisatie-richting kwijtraakt.

Bij de jadatis-theorie zou de lichtsnelheid in het optisch dichter medium niet perse in de pas hoeven te lopen met de brekingsindex. Lijkt me trouwens moeilijk om een zelfde meting als in lucht of water te doen in een vaste stof.

Ik had begrepen dat daarvoor al snel een afstand van 150 meter nodig is. Vind maar eens een diamant van die lengte.

Maar mogelijk heb ik een meet-methode over het hoofd gezien. Daarom vroeg ik ook of er ergens lange lijsten zijn met snelheidsmeting in optisch dichtere media. Nu wordt volgens mij deze bepaald door de brekings-index.

[Magick]

Nu de richting nog: de elektronenwolk trilt maar heeft geen idee waarvandaan die trilling aangelegd is; hij trilt weliswaar 1 richting op, maar dat kan net zo goed van voren als van achteren aangeslagen zijn. Hij zal dus ook beide kanten op licht uitzenden; zowel in de richting waarvandaan de bundel kwam, als naar voren. Dit zullen alle atomen/elektronenwolken in de bundel van het pad doen, waardoor je constructieve interferentie krijgt in de vooruitgaande richting en destructieve interferentie in de richting waarvandaan de bundel kwam.

Maar hoe kan dat? Het licht doet immers een meting aan het elektron,hierdoor verplaatst hij zich naar een nieuwe positie en snelheid,hij kan dus nooit licht dezelfde kant op sturen.

[Magick]

Dit heeft allemaal te maken met inteferentie aan de randen, net als bij een spleet.

Mogelijk is soortgelijk de breedte van de spleet te bepalen waarbij een puntbron ontstaat.

Nee want het licht waaiert dan op een verticaale spleet horizontaal uit.

[Rude]

Maar hoe kan dat? Het licht doet immers een meting aan het elektron,hierdoor verplaatst hij zich naar een nieuwe positie en snelheid,hij kan dus nooit licht dezelfde kant op sturen.

Let op: ik heb het hier over de "klassieke" beschrijving. Het voldoet, in mijn ogen, genoeg om de bovengenoemde effecten te beschrijven. (Voor sommige dingen volstaat dit niet en dan gaat men over op de quantum-beschrijving of de semi-klassieke beschrijving)

In deze beschrijving wordt er dus ook niet naar een enkel elektron gekeken, maar naar het gedrag van de _elektronenwolk_. Dus vanuit het elektron gezien op "macro-schaal". Wat jij waarschijnlijk bedoelt is dat het elektron naar een hogere energie-baan gaat. Dat is dus niet het geval, de baan die het elektron volgt wordt dus slechts iets vervormd, maar die vervorming gaat 'ie dus tegenwerken door weer licht uit te zenden.

Eigenlijk is het dus simpel oorzaak-gevolg: lichtveld heeft bepaalde energie en polarisatie, waardoor deze elektronenwolk op een bepaalde manier gaat trillen. Door weer naar terug te gaan naar z'n originele trilling, zal 'ie dit licht "lozen" en dat kan dan dus maar op 1 manier: dezelfde manier waarop hij het ontvangen heeft.

[Magick]

Ik kan het niet verifiëren,maar ik vind je uitleg ergens wel logisch overkomen.Alleen moet dit alles dan wel binnen t=o gebeuren,want ook het atoom trilt en brengt hierdoor het elektron van zijn plek,ik vraag me af of het foton dit ook heeft kunnen corigeren. Maar goed dit zal wel spijkers op laag water zoeken zijn.