Licht opsluiten

[Red BoriZ]

Ik vroeg me af of het mogelijk was om licht in een knikker (of een ander bol, doorzichtig iets) op te sluiten.

Want na een bepaalde hoek krijg je totale reflectie. Kan je door het licht zodanig in te laten vallen een oneindige totale reflectie in de knikker maken waardoor de lichtstraal zeg maar wordt gevangen.

En als dat waar is en ik laat er lang een lamp op schijnen op die hoek en daarna 'bevrijdt' ik al dat licht weer door de knikker in tweeën te hakken, zou je dan ook een hele grote lichtflits zien.

[Bro]

Licht in een glasvezel is in feite opgesloten. Maar je hebt altijd last van absorptie zodat een lichtstraat die opgesloten zit altijd uit zal doven. Ook is het zo dat niet altijd 100% van het licht weerkaatst, door tunneling zullen altijd enige fotonen er doorheen "tunnelen".

[Red BoriZ]

Ja dat weet ik. Maar in glasvezelkabels is licht niet opgesloten, want het komt er aan de andere kant van de kabel weer uit.

Ik ben juist benieuwd of je het licht echt helemaal kan opsluiten in bijvoorbeeld een glasvezelkabel die in een cirkel loopt of in een bol. Met die paar tunnelende fotonen verwaarloosd.

[Bro]

<knip>

Ik ben juist benieuwd of je het licht echt helemaal kan opsluiten in bijvoorbeeld een glasvezelkabel die in een cirkel loopt of in een bol. Met die paar tunnelende fotonen verwaarloosd.

Dat kan, probleem is dat het glas niet 100% licht doorlaat. Dit is niet het geval. Glasvezelkabels hebben namelijk repeaters, om de zoveel kilometer.

Als je glas zou hebben die 100% transparant zou zijn dan zou je een lichtstraal kunnen vangen. Je zou alleen hem niet kunnen zien.

Analoog kan je zo een stroom in een supergeleider gevangen houden.

[wasbeer]

Als je licht probeert te vangen, neemt de lichtstroom exponentieel af door de onvermijdelijke demping. Je kunt met allerlei maatregelen de demping verminderen en zo de tijdconstante van de functie verlengen. Maar de expontiële afname blijft.

[Bro]

Klopt, als licht niet bestond uit deeltjes zou inderdaad licht voor altijd gevangen zijn. Probleem is dat fotonen gequantiseerd zijn. Dus zal ook de laatste foton op een gegeven moment worden geabsorbeerd.

[Red BoriZ]

Klopt, als licht niet bestond uit deeltjes zou inderdaad licht voor altijd gevangen zijn. Probleem is dat fotonen  gequantiseerd zijn. Dus zal ook de laatste foton op een gegeven moment worden geabsorbeerd.

Dat klinkt wel heel triest. Bedankt voor jullie uitleg.

[Anonymous]

Dat is opzich nog niet zo erg. Als je zonlicht zou kunnen opsluiten in een prisma bijvoorbeeld zou je een energiedrager met onmetelijke capaciteit krijgen, ook al neemt de hoeveelheid energie die hij mee draagt wel af.

Het is daar in tegen onmogelijk om licht in een doorzichtig materiaal op te sluiten omdat, binnen het materiaal, de hoek van inval ten opzichte van de normaal groter zou moeten zijn dan de grenshoek. Alleen als je voor deze hoek 45 graden neemt is het licht oneindig vast te houden (absorbering van de fotonen daar gelaten), omdat anders, na afketsing tegen de ene wand, de hoek met een van de andere wanden te klein zou zijn. Dat betekent dus dat na intreding in het materiaal de breking van de lichtstraal zo moet zijn geweest dat de lichtstraal nu in een hoek van 45 graden loopt tenopzichte van de wanden van het vierkant waarin het is opgesloten. Dit betekent dat de hoek van het licht ten opzichte van een wand van het materiaal voordat het in het materiaal binnen trad kleiner moet zijn dan 180 graden, of 90 graden ten opzichte van de normaal, en een reflectie moet geven van 45 graden. Dat kan alleen maar als de brekingsindex van het materiaal:

sin i / sin r = n

sin 90 / sin 45 > n

kleiner is dan 1.41..

Een grenshoek bij 45 graden treedt daarintegen alleen maar op als de brekingsindex van het materiaal:

1/(sin 45 / sin 90) < n

groter is dan 1.41..