licht in een prisma

[always]

Als licht door een prisma (of elk ander medium) gaat wordt de snelheid ervan vertraagd. In een prisma wordt de golflengte langer en de frequentie blijft hetzelfde. 
 
Maar krijgt het licht dat door het prisma gaat dan een andere kleur op het moment dus dat het licht zich in het prisma bevind?
 
En als het weer uit het prisma komt krijgt het denk ik weer de oorspronkelijke snelheid (en kleur?). Maar waar haalt het licht de energie vandaan om weer op 'volle snelheid' te gaan? Of is het licht wat in en uit het prisma gaat toch verschillend (de eventuele reflectie buiten beschouwing gelaten)?

[Olezgus]

Hier wordt in het Engels exact dezelfde vraag gesteld en beantwoord.
 
Individuele fotonen bewegen altijd met snelheid c. Door absorptie en re-emissie duurt het alleen langer om door het materiaal heen te komen.
 

In een prisma wordt de golflengte langer en de frequentie blijft hetzelfde.
 

Golflengte en frequentie blijven volgens mij allebei onveranderd en dan is er dus ook geen 'waar komt de energie vandaan' probleem.

[jkien]

Golflengte en frequentie blijven volgens mij allebei onveranderd en dan is er dus ook geen 'waar komt de energie vandaan' probleem.

In het medium is de golflengte wel kleiner. Maar in het medium is de energie van het foton niet kleiner, want die hangt alleen af van de frequentie: E = h f .

[Olezgus]

Hmm, nou ben ik een beetje in de war. Volgens mij zijn er twee golflengtes te berekenen.
 
De golflengte van een enkel foton, dat altijd met snelheid c beweegt, is onveranderd zou ik zeggen omdat f = c / lambda = constant.
De golflengte van de 'vertraagde totale lichtgolf' is kleiner omdat de groepssnelheid (?) lager is dan c.
 
Maar welke van de twee golflengtes moet je nu 'kleur' noemen?

[always]

In het medium is de golflengte wel kleiner. Maar in het medium is de energie van het foton niet kleiner, want die hangt alleen af van de frequentie: E = h f .

 
Maar hoe kan het dan dat doordat het licht interactie aangaat met het glas het toch dezelfde energie behoud en de uitgaande lichtgolf precies hetzelfde is als de ingaande. Wordt dat glas niet enigszins opgewarmd zodat energie verloren gaat of is dat wel zo maar dat verandert alleen de intensiteit van het licht.

[jkien]

Hmm, nou ben ik een beetje in de war. Volgens mij zijn er twee golflengtes te berekenen.

 

De golflengte van een enkel foton, dat altijd met snelheid c beweegt, is onveranderd zou ik zeggen omdat f = c / lambda = constant.

De golflengte van de 'vertraagde totale lichtgolf' is kleiner omdat de groepssnelheid (?) lager is dan c.

 

Maar welke van de twee golflengtes moet je nu 'kleur' noemen?

De voorstelling van een foton in een medium als deeltje met absorptie en re-emissie is omstreden omdat je dan een raadselachtige golflengte krijgt. Maar de golflengte van licht is alleen waarneembaar m.b.v. interferentie, bijvoorbeeld met newtonringen. Als de tussenruimte gevuld is met water in plaats van lucht verandert de ringafstand.(1) Daarom heeft de voorstelling van licht als golf in een medium met snelheid c/n de voorkeur.

Licht heeft een frequentie en een golflengte, maar geen kleur. Kleur is geen natuurkundige eigenschap van het licht maar een sensatie in de kegeltjes van het netvlies van het menselijk oog. Levende kegeltjes zijn altijd watergevuld (zelfs in een luchtgevuld oog na een netvliesoperatie) dus er is geen andere brekingsindex mogelijk in de praktijk. De vraag naar de kleur vereist eventueel een experiment waarbij je kegeltjes bij een proefpersoon met lucht of olie vult, zonder de cel te doden, maar het is fysiologie i.p.v. natuurkunde.

[always]

Wat heeft water in de kegeltjes nu te maken met het wel of niet kunnen waarnemen van een andere golflengte? Kun je dat wat nader uitleggen?

[jkien]

Een kegeltje weet niets van de buitenwereld. Het is een cel die voor een groot deel uit een waterig medium bestaat. Hij heeft geen idee wat de golflengte in een ander medium ergens in de buitenwereld is.

[always]

Ok, als het licht het prisma verlaat verandert het natuurlijk weer. Maar is het dan slechts een technische berekening dat de golflengte verandert?

[jkien]

Aan de onveranderlijke frequentie van het licht zie je dat het foton zichzelf blijft. Aan de golflengte die onderweg in elk medium verandert heb je niets, tenzij je interferentieproeven doet.

[always]

Maar als je de golflengte niet kunt zien waardoor zou je dan wel kunnen constateren dat de frequenties gelijk blijven, die kun je toch ook niet detecteren of wel? Of wordt dat gewoon aangenomen?

[jkien]

De kegeltjes bevatten een pigmentmolecuul dat fotonen absorbeert op grond van hun frequentie. Het molekuul is te klein om te reageren op de golflengte van het foton, alleen de frequentie van het foton bepaalt of hij geabsorbeerd wordt door het molekuul. Ik meen dat de hele cel nog wel als een golfpijp werkt omdat de reflectie op de bodem een staande golf opwekt, op die manier zou de golflengte binnen het kegeltje nog wel een rol kunnen spelen.

[always]

Ja maar die frequenties die ín het prisma plaatsvinden komen toch nooit tot de kegeltjes omdat ze weer door de lucht gaan en hun 'normale' (in dit geval dus blijkbaar dezelfde) frequentie aannemen?

[jkien]

Een foton dat in een kegeltje geabsorbeerd wordt had onderweg in de lucht en in het prisma steeds dezelfde frequentie. De frequentie verandert nergens.

[always]

Maar hoe zijn ze daar achter gekomen dan? Door interferentieproeven?