Varför bryts ljuset?

[Galaxens President]

OT:
Att välja namn och förkortningar med omsorg är ett sätt att marknadsföra sina resultat. Ofta inom forskning anses antal citat av ens publicationer vara ett bra mått på hur stort inflytande man har. Att då välja namn och förkortningar som är lätta att komma ihåg kan faktiskt öka chansen att få det där anslaget man ansökt om etc. Några exempel

MUSIC - MUltiple SIgnal Classification
ESPRIT - Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques
APES - Amplitude and Phase EStimation ( As monkeys (lägre stående primater) evolved into APES (människoapor))
DILBERT - Decoupled Iterative Leakage and groundBounce Estimation and Removal Tecnique

 

[Makten]

"Ljuset vill gå kortaste vägen" är en något märklig förklaring, då det i så fall alltid skulle brytas vinkelrätt genom en glasbit.
Nej, däremot går det samma sträcka i förhållande till hastigheten genom glaset. Alltså, den sträcka längs ljusets ursprungliga riktning som skulle klarats av på en viss tid vid ljushastigheten i luft, måste raskt minskas i glaset, då tiden fortfarande måste vara densamma som om strålen gått rakt fram genom luften. Ljuset går en väg som är så mycket kortare att den minskade hastigheten genom glaset inte påverkar när den kommer att nå sitt mål.

 

[elohim]

En intressant sak i resonemanget är att när man färdas i ljusets fart så står tiden stilla. Därmed så rör sig inte ljuset i fysikalisk mening då tiden står stilla för ljuset. Det är därför man kan lösa spaltproblemen med att ljuset känner av kortaste vägen och väljer just denna.

Och varför måste man acceptera att ljuset inte alltid går i ljusets fart..?

 

[Johannes-S]

Galaxens President skrev:
OT:
Att välja namn och förkortningar med omsorg är ett sätt att marknadsföra sina resultat. Ofta inom forskning anses antal citat av ens publicationer vara ett bra mått på hur stort inflytande man har. Att då välja namn och förkortningar som är lätta att komma ihåg kan faktiskt öka chansen att få det där anslaget man ansökt om etc.

Några exempel från fysik/optik:

SPIDER - spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction

FROG - frequency resolved optical gating

Johannes

 

[millimeter]

Makten skrev:
"Ljuset vill gå kortaste vägen" är en något märklig förklaring, då det i så fall alltid skulle brytas vinkelrätt genom en glasbit.

Men "ljuset vill gå snabbaste vägen" var kanske mer vad den som skrev så menade. Alltså kortaste i tid.

Makten skrev:
Nej, däremot går det samma sträcka i förhållande till hastigheten genom glaset. Alltså, den sträcka längs ljusets ursprungliga riktning som skulle klarats av på en viss tid vid ljushastigheten i luft, måste raskt minskas i glaset, då tiden fortfarande måste vara densamma som om strålen gått rakt fram genom luften. Ljuset går en väg som är så mycket kortare att den minskade hastigheten genom glaset inte påverkar när den kommer att nå sitt mål.

Jag förstår inte exakt hur du menar, men din förklaring får jag inte att gå ihop med t ex en ljusstråle som går vinkelrätt genom en glasyta. Den strålen böjs inte av, och kommer att ta längre tid på sig att nå fram än en stråle som går genom luft. Så tiden för ljusstrålen från start till mål kan inte hållas konstant.

 

[elohim]

materien påverkar rumtiden.

ljuset har alltid samma fart.

du kan göra ett lätt exempel själv; kasta upp en nyckelknippa i luften och studera hur den rör sig. Rörelsen den gör är den kortaste vägen för den att röra sig genom rumtiden.

 

[SixBySix]

Jaha... en närliggande fråga som snuddades vid här. Varför bryts ljus av en spalt (bländare)??? Och dessutom i olika grader av spektrum, 1:a graden, 2:a graden osv???
(Orsaken till interferensoskärpa vid små bländaröppningar.)
Tack för alla intressanta inlägg, och speciellt Simon för en suverän förklaring.

 

[Makten]

millimeter skrev:
Jag förstår inte exakt hur du menar, men din förklaring får jag inte att gå ihop med t ex en ljusstråle som går vinkelrätt genom en glasyta. Den strålen böjs inte av, och kommer att ta längre tid på sig att nå fram än en stråle som går genom luft. Så tiden för ljusstrålen från start till mål kan inte hållas konstant.

Nej, det har du jävligt rätt i. Jag har kunnat det här, men nu blir jag osäker, hehe. Bäst att överlåta det till experterna antar jag;-)

*plockar fram fysikböckerna*

Edit: Öff, nu kom jag på en sak. Våglängden ändras väl när ljuset går genom ett annat medium, t ex glas, och således är hastigheten utifrån sett ändå densamma?

 

[Galaxens President]

Frekvensen är väl konstant (om man inte har doppler skift) medan utbredningshastigheten och våglängden ändras?
f=c/l

dvs minskar utbredningshastigheten c minskar även våglängden l i motsvarande omfattning.

 

[Galaxens President]

elohim skrev:
materien påverkar rumtiden.

ljuset har alltid samma fart.

du kan göra ett lätt exempel själv; kasta upp en nyckelknippa i luften och studera hur den rör sig. Rörelsen den gör är den kortaste vägen för den att röra sig genom rumtiden.

Det där får du gärna vidareutveckla (glömde du smileyn?)

 

[Galaxens President]

SixBySix skrev:
Jaha... en närliggande fråga som snuddades vid här. Varför bryts ljus av en spalt (bländare)??? Och dessutom i olika grader av spektrum, 1:a graden, 2:a graden osv???
(Orsaken till interferensoskärpa vid små bländaröppningar.)
Tack för alla intressanta inlägg, och speciellt Simon för en suverän förklaring.

Krävs det inte minst en dubbelspalt (alternativt ett gitter) för att få uppdelning i 1:a, 2:a etc ordningens spectrum?

Då är det just interferens som är orsaken, dvs i varje punkt på andra sidan spalten kommer ljuset att adderas koherent (dvs addera konstruktivt eller destruktivt beroende på fasskilnad, eller interferera).

I en punkt på andra sidan spalten kommer ljusvägen vara olika lång beroende på genom vilken spalt det passerat. Skiljer sig vägen en hel multipel av våglängden får du en konstruktiv addering för just den färgen. Skiljer det en våglängd får du en första ordningens spektraltopp för den färgen, skiljer det två våglängder får du en andra ordningens spektraltopp. Skiljer det ett udda antal halva våglängder adderas ljuset destruktivt och släcks i princip ut helt. Eftersom olika färger har olika våglängder kommer konstruktiv/destruktiv interferens inträffa på olika platser och ge en färguppdelning för alla utom 0:te spectrat (som är vitt).

Jag tror du blandar ihop diffraktion och spektraluppdelning i en dubbelspalt, men jag är ingen expert så jag är inte säker.

Diffraktion får någon anna förklara är jag rädd. Sedan får man väl kanske någon typ av sidolobsringningar från besselfunktioner vid diffraktion som liknar de man får vid dubbelspaltbrytning men jag är inte säker. Det här är nog något Swartling kan svara på i sömnen.

 

[millimeter]

Galaxens President skrev:
Diffraktion får någon anna förklara är jag rädd. Sedan får man väl kanske någon typ av sidolobsringningar från besselfunktioner vid diffraktion som liknar de man får vid dubbelspaltbrytning men jag är inte säker. Det här är nog något Swartling kan svara på i sömnen.

Diffraktion kan man se då vattenvågor går in mot en öppning i en vägg. Man kommer att se att det på andra sidan utgår i praktiken cirkulära vågor från öppningen. Varje punkt i öppningen kan ses som en källa för cirkulära vågor, och resultate blir summan av alla dessa vågor. Man kanske kan räkna på det och komma fram till att för en oändligt stor öppning blir resultatet en oförändrad våg, och för en öppning som går mot noll i storlek får man till slut en perfekt cirkulär våg (dvs diffraktionen ökar när öppningen blir mindre). Men nån som faktiskt räknat på det får rätta mig..

Med två öppningar bredvid varandra får man interferens mellan vågorna och de maxima som du nämner.

Man kan lätt googla på "diffraction" och få upp många sidor med fina illustrationer! Kolla nedan t ex.

http://www.ngsir.netfirms.com/englishhtm/Diffraction.htm

 

[Galaxens President]

Aha, det är samma fenomen som när man räknar på plana radarantenner med andra ord och integrerar ett oändligt antal punktkällor längs en linje eller ett plan som i optiken är hålet och i radarfallet antennens utsträckning.

För en plan radar antenn är bredden på huvudloben (utlysningsvinkeln) omvänt proportionerlig mot antennens utsträckning och kortare våglängd ger smalare huvudlob . I och med att difraktionen matematiskt har samma ursprung borde alltså liten bländare och rött ge en värre skärpeförsämring pga difraktion (bredare utlysning) än blått och stor bländare.

För en plan radarantenn får man också sidolober med betydligt lägre förstärkning än huvudloben pss bör man alltså få återkommande "spektrum" i difraktion också då både bredden på huvudloben och avstånden mellan sidoloberna är våglängdsberoende. Dock brukar sidoloberna ligga mellan 10 och 20 dB under huvudloben varför skärpeförluster pga sidospektra i difraktion inte borde vara så påtagliga inom photo.

Tackar Henrik, nu är iallafall difraktion mer lättförståeligt för mig. Som dubbelspaltsfallet fast med ett oändligt antal koherenta källor inom ett interval istället för bara två st (två spalter).

 

[Makten]

Galaxens President skrev:
I och med att difraktionen matematiskt har samma ursprung borde alltså liten bländare och rött ge en värre skärpeförsämring pga difraktion (bredare utlysning) än blått och stor bländare.

Japp, det är som sagt när öppningen närmar sig våglängdens storlek som det börjar bli riktigt illa, och rött har längre våglängd än blått, och böjer alltså av kraftigare.
Dock är ju ~700 nanometer fortfarande väldigt mycket mindre än en bländaröppning, så man undrar ju om våglängden verkligen påverkar så mycket i det fallet?

I Henrik Sandströms länk ser man att brytningen beter sig ganska underligt i kanterna även då våglängden är kort och öppningen tämligen stor. Vågorna har fasgränser, där de är i princip 180 grader i ofas med varandra enligt raka linjer radiellt ut från öppningen. Beror detta på öppningens längd tro? Alltså tjockleken på bländarlamellerna i fallet kameran.

 

[elohim]

Galaxens President skrev:
Det där får du gärna vidareutveckla (glömde du smileyn?)

(Nej..?)

Men kolla lite på
http://www.flashback.info/archive/index.php/t-117755.html

 

[Galaxens President]

du kan göra ett lätt exempel själv; kasta upp en nyckelknippa i luften och studera hur den rör sig. Rörelsen den gör är den kortaste vägen för den att röra sig genom rumtiden.

Det var detta jag inte fattade ett jota hur det skulle illustrera det du skrev om och fruktade därför att du drev med oss .

Jag lever i uppfattningen om att ljus och andra elektromagnetiska vågor har olika utbredninghastigheter i olika media? Och det där med att gravitation ska vara krökningar i rumtiden eller något sådant har jag aldrig riktigt satt mig in i, därför behöver jag nog en utförligare förklaring av det där experimentet med en nyckelknippa för att kunna dra några slutsater av det.

 

[elohim]

Galaxens President skrev:
Det var detta jag inte fattade ett jota hur det skulle illustrera det du skrev om och fruktade därför att du drev med oss .

Jag lever i uppfattningen om att ljus och andra elektro magnetiska vågor har olika utbredninghastigheter i olika media? Och det där med att gravitation ska vara krökningar i rumtiden eller något sådant har jag aldrig riktigt satt mig in i, därför behöver jag nog en utförligare förklaring av det där experimentet med en nyckelknippa för att kunna dra några slutsater av det.

Aha, ok =)

Man menar att allt påverkas av krökningarna i rumtiden. Krökningarna bildas då av geometrin i rummet kopplat till tiden. Eftersom då rummet kröks så kommer även en fri partikel röra sig på ett visst sätt genom rumtiden (kraftpåverkan gravitation) om den inte utsätts för någon direkt kraft.
Hur jag ska förklara det närmare vet jag inte, men om du har en nyckelknippa på bordet så rör den sig inte den kortaste vägen genom rumtidens geometri. Däremot en fritt fallande nyckelknippa (som faller med inrådan av rummets krökning, gravitation) rör sig den naturliga och kortaste möjliga vägen genom rumtiden (det är just därför den faller och inte stannar i luften). Ute i fria rymden påverkas inte vår nyckelknippa av gravitation på samma sätt, och den "flyter runt" och byter inte riktning eller accelereras såvida den inte påverkas av en yttre kraft - därför rör den sig även här den kortaste vägen genom rumtiden.

Men nu känner jag som om jag pratar om helt oväsentliga (men fantastiskt intressanta(!)) saker för den här tråden.

Kontentan: Ljuset påverkas av rumtiden, varvid dess fart blir densamma trots tillryggaläggandet av för oss upplevda olika längder i olika situationer. Därför är det egentligen inte ljuset som bryts, utan rummet som är krökt.

 

[Galaxens President]

OK, Typ enligt Newton andra så ger en kraft på en massa upphov till en acceleration, F=am, och genom att konstruera ett koordinatsystem som varierar i täthet när det gäller rummet och tiden kan accelerationen sett i det koordinatsystemet alltid ses som noll, och därmed också kraften F=0, varför man kan beskriva en kraft med en krökt rumtid istället. (jämför hur en cirkelformat rörelse av ett objekt runt origo blir en linjär rörelse i ett sfäriskt koordinatsystem: i det klassiska kartesiska koordinatsystemet acceleras punkten mot origo medan i det sfäriska koordinatsystemet är hastigheten konstant och längs den radiella koordinataxeln)

På motsvarande sätt kan man skala om rumstiden för att ge ljuset en konstant hastighet där rumstiden skalas om när man går från ett media till ett annat.
Är jag på rätt väg?

Jag uppfattar detta som en alternativ modell av verkligheten snarare än en insikt om verklighetens beskaffenhet. Men visst låter det mer provocerande i Illustrerad Vetenskap att Einstein kom på att gravitationen är en krökning i rumstiden än att han valde att beskriva gravitationen utifrån en sådan modell.

 

[elohim]

Rätt väg, absolut.

typ det du skrev, en liten modifikation; en linjär rörelse i ett (t.ex.) sfäriskt system blir en acceleration. Accelerationen kan ekvivaleras vid gravitation enligt ekvivalensprincipen. Tänk då som så att en nyckelknippa som ligger på bordet i ett liknande system accelereras (ty linjär rörelse i tidsdimensionen) vilket innebär att motsatsen - en accelererad rörelse i vårt sfäriska system kommer att innebära en krökt rörelse (ty klot) men ändå innebära en linjär oaccelererad förflyttning på t.ex. det sfäriska systemets (t.ex. ett klots) yta.

Likt detta skulle en ljusstråle som kan ritas som en tangent till ett klot (jorden) accelereras av jordens gravitation (ty ekvivalent). Men då faktiskt rumtiden kröks måste vi rita om vår tangent (ljusstråle) till en krökt båge likt en bandyklubba med vår fina planet i origo för klubbans svängradie. Ljusstrålen förekommer sig därför varken accelerera eller decelerera.

 

[millimeter]

elohim skrev:
Kontentan: Ljuset påverkas av rumtiden, varvid dess fart blir densamma trots tillryggaläggandet av för oss upplevda olika längder i olika situationer. Därför är det egentligen inte ljuset som bryts, utan rummet som är krökt.

Hm, vadå, ljus bryts väl inte pga rumtidens krökning i glaslinser?

Man kan ju tänka sig gravitationella linser, t ex stjärnor, galaxer etc, men att rumtiden i de fallen kröks beror ju på massan hos stjärnan/galaxen. I ett kameraobjektiv har vi väldigt lite massa och därför väldigt lite krökning av rumtiden. Eller har jag fel?

MvH