Wetenschappelijke vraag.

Op 18 november 2014 12:10:10 schreef fred101:
FET, dat zijn leuke filmpjes.
Een ding vond ik wat vreemd. Als het ligt door glas gaat wordt de golflengte langer maar de frequentie blijft gelijk.

Korter, bedoel je. - Als je een experiment doet dat de golflengte meet, meet je in glas werkelijk een kortere golflengte dan in vacuüm.
In dat filmpje verklaren ze dat doordat de fotonen individueel een omweg maken en dus 'van buiten af gezien' langzamer gaan, maar dat maakt voor de meting niet uit.
Alle verschijnselen waarin de golflengte een rol speelt, gebeuren ook overeenkomstig een kortere golflengte.
En omdat de golflengte van één enkel foton niet zo'n zinvol begrip is, spreken we dan toch maar van een 'v' kleiner dan c, en een bijbehorende kortere λ.

In dat filmpje verklaren ze dat doordat de fotonen individueel een omweg maken

En daar gaan de makers van het filmpje volgens mij de mist in.
Als de fotonen werkelijk een omweg maken door weerkaatsing zoals men laat zien dan verandert de richting van het licht / de fotonen.
Het zou er dan uitzien als licht dat door melkglas gaat, verstrooid.
Ik heb er zelf geen verklaring voor maar ben wel benieuwd waardoor de vertraging wordt veroorzaakt.

En omdat de golflengte van één enkel foton niet zo'n zinvol begrip is [...]

Ook hier heeft het enkele foton een golf karakter, de dubbelspleet proef van Young blijft geldig.
(FET Ik weet dat je dit niet bedoelt, ik geef het maar aan om verwarring te voorkomen. )

Edit:@Fet hieronder, mee eens, één foton "kiest" een spleet en een uittreed hoek en thats it.

Had Bohr niet een gelijk (gedachte) experiment met een mitrailleur? Om het golf karakter van kogels aan te tonen in de macroscopische wereld?
Er waren zeer, zeer vele kogels nodig en een stevige (stalen) dubbelspleet ...

Ja, dat is natuurlijk wel zo.
Ik bedoel dat je aan één foton niet 'rechtstreeks' de golflengte kunt meten. Ook in de Young-proef kom je daar niet achter: er zijn wel gebieden waarin het foton niet kan komen, maar die zijn niet te bepalen aan de hand van de plaats waar het enkele foton wèl terechtkomt. Pas na meer fotonen wordt het patroon duidelijk.

Op 18 november 2014 15:13:10 schreef hennep:
[...]

En daar gaan de makers van het filmpje volgens mij de mist in.
Als de fotonen werkelijk een omweg maken door weerkaatsing zoals men laat zien dan verandert de richting van het licht / de fotonen.
Het zou er dan uitzien als licht dat door melkglas gaat, verstrooid.
Ik heb er zelf geen verklaring voor maar ben wel benieuwd waardoor de vertraging wordt veroorzaakt.

Die vertraging komt wel degelijk door het botsen tegen andere atomen, de fotonen uit onze zon zijn in de zon ook duizenden jaren of meer onderweg voor ze de zon verlaten door botsen tegen de waterstof/helium atomen, waarom het niet verstrooid is mij ook niet duidelijk.

Huh? Het licht van de zon straalt toch alle kanten op?

Maar of de fotonen die wij ZIEN zo'n lange weg hebben ondergaan weet ik niet: Volgens mij zien wij de zon als een "zwarte straler": Een donkere bol die zodanig heet is dat ie toch een behoorlijk kleurtje krijgt. (net als dat roodgloeiend stuk staal).

Dat er bij de kernfusie binnen in de zon ook nog fotonen vrij komen, die hier terecht kunnen komen geloof ik best. Maar dat zal dan zelden zichtbaar licht zijn.

Ja zonlicht wel, maar bedoelde als reactie op een lichtstraal door een glas, dat die niet verstrooid raken door de botsingen.
De fotonen in de zon komen vrij na de fusie van atomen in de kern van de zon en zijn echt een tijdje onderweg door botsingen voor ze de oppervlakte bereiken.

De energie die vrijkomt bij fusie in de zon is een tijdje onderweg.

De fotonen zijn allang geabsorbeerd tegen die tijd. Gelukkig maar, want de meeste fotonen die vrijkomen bij fusie zitten in de gamma-range en van gammastralen gaan mensen stuk.

Op 18 november 2014 15:54:47 schreef Richard2000:
Die vertraging komt wel degelijk door het botsen tegen andere atomen..

Ik geloof er niks van. Bij een botsing zoals ik het zie krijgt het foton een andere richting. Het resultaat is zoals hennep beschrijft een wazig beeld. Dus alsof je door melkglas kijkt.
Bij verstrooiingsexperimenten van Rutherford bleken de meeste gewone deeltjes vrijwel ongehinderd door atomen heen te vliegen. Sommigen troffen de atoomkern en keerden terug. Als α-deeltjes ongehinderd door atomen heen kunnen vliegen, dan kunnen fotonen dat stukken beter. In mijn optiek is het vrij simpel. Het heelal heeft een bepaalde diëlectrische constante. Daarmee is de lichtsnelheid in het heelal vastgelegd. Glas en andere materialen hebben een andere diëlectrische constante. En daarmee is de lichtsnelheid in die materialen vastgelegd. De afwijkende diëlectrische constante van bijv glas komt door de compacte aanwezigheid van glasmoleculen. De diëlectrische constante van het heelal wordt vastgelegd door de aanwezigheid van zonnen, manen, sterren en overige massa in het heelal.
We weten niet of de diëlectrische constante van het heelal wijzigt.
Zodra deze anders wordt, dan treedt onmiddellijk de Lorentzcontractie in werking en merken we er niks van.

Op 18 november 2014 15:17:27 schreef Rd12tf:
Edit:@Fet hieronder, mee eens, één foton "kiest" een spleet en een uittreed hoek en thats it.

Een foton kiest niet één spleet. Een foton gaat gewoon door twee spleten. Je bent geneigd te denken dat een foton heel klein is. Helaas, dat is niet zo. Een foton heeft de afmetingen van het gehele heelal. Het is namelijk een deeltje met een veld er omheen. Ik heb geen flauw idee over de vorm en aard van het veld of het deeltje.
Als voorbeeld gebruik ik de aarde. De aarde in de vorm van zijn zwaartekracht is ook zo groot als het hele heelal. Heel dicht bij de grond beginnen de elektrische velden een rol van betekenis te spelen. Dat is naar voor parachutisten wiens parachute niet open gaat. De zwaartekracht van de aarde is ver voorbij de maan merkbaar.

Voor de liefhebbers kan ik docu's van Jim Al-Khalili aanbevelen. "Atom", "Light and Dark", "Everything and Nothing" en ook van de BBC "Absolute Zero". Naast de race naar absolute zero ook aandacht voor de race naar het Bose-Einstein condensaat. En gek genoeg vertraagt licht in dit condensaat naar verbazingwekkend lage snelheden.

Toch is het zo... http://hemel.waarnemen.com/FAQ/Zon/014.html

Op 18 november 2014 23:18:43 schreef Richard2000:
Toch is het zo... http://hemel.waarnemen.com/FAQ/Zon/014.html

De druk en dus de hoeveelheid atomen die dicht tegen elkaar aanliggen is in de kern van de zon hoog dus genoeg atomen om tegen aan te botsen.

Oeps, mezelf gequot ipv ge-edit...

Op 18 november 2014 23:18:43 schreef Richard2000:
Toch is het zo... http://hemel.waarnemen.com/FAQ/Zon/014.html

De zon is geen stuk glas.

Ik lees net in jouw link iets over Thomsonverstrooiing. "Thompson-verstrooiing is, waarbij een foton verstrooid wordt aan vrije elektronen". Glas heeft geen vrije elektronen. Als glas wel vrije elektronen heeft dan zou het een geleider zijn. Geleiders met veel vrije electronen, bijv metalen, zijn ondoorzichtig (wel rekening houden met het skineffect). De zon is dus ondoorzichtig.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op dinsdag 18 november 2014 23:44:49 (48%)

De dichtheid van de zon lijkt mij ook vele malen groter dan de dichtheid van glas.
@Ohm pi, ik begrijp je relaas, het woord stond ook tussen aanhalingstekens, Feynman rules!

BTW: Je kan je afvragen of taal wel geschikt is voor het goed beschrijven van abstracties.
Mooiste voorbeeld vind ik:

Het ion streeft naar een edelgas configuratie.

Dochter Ion: Mama ik wil later ook Edelgas worden.
Mama Ion: Ja Dochter, dat is ons aller streven ... Houd moed!

[Bericht gewijzigd door Rd12tf op woensdag 19 november 2014 11:10:08 (45%)

Op 18 november 2014 23:18:43 schreef Richard2000:
Toch is het zo... http://hemel.waarnemen.com/FAQ/Zon/014.html

Dat beoordeel ik als goedbedoelde prietpraat. De schrijver heeft voldoende verstand om bepaalde formules op te stellen en uit te werken, maar mogelijk zijn die formules helemaal niet van toepassing. Benaderingen als: "de zon is van waterstof en helium. Waterstof en helium zijn een gas, gassen zijn doorzichtig" kunnen de boot compleet misslaan. Ohm pi geeft hierboven aan dat vrije electronen een stof vrij snel tot "ondoorzichtig" maken. De zon is zo heet dat electronen niet meer aan atomen zitten (plasma), vrije electronen dus -> niet doorzichtig!

Even kort door de bocht: Wij zien een spektrum wat redelijk overeenkomt met een zwarte straler van 5500K. De temperatuur in het binnenste van de zon, waar fusie optreed, loopt in de miljoenen graden. Kennelijk komt die straling NIET hier. Kortom, volgens mij is de zon ondoorzichtig, en komen fotonen uit het binnenste van de zon niet (=zelden) op aarde aan.

[Bericht gewijzigd door rew op woensdag 19 november 2014 11:30:19 (20%)

Ik geloof er niks van. Bij een botsing zoals ik het zie krijgt het foton een andere richting. Het resultaat is zoals hennep beschrijft een wazig beeld. Dus alsof je door melkglas kijkt.

Glas heeft een brekingsindex dus licht gaat er niet recht doorheen maar onder een hoek. Als het glas bv 6mm dik is en het licht gaat er schuin doorheen dan legt het dus bv 10mm af in het glas en dat is dus een langere weg. Omdat de brekingsindex constant is vind er ook geen verstrooiing plaats.

Voor de duidelijkheid:
Dit verhaal is correct! http://hemel.waarnemen.com/FAQ/Zon/014.html. Het betreft het gedrag van fotonen in de zon.
Dit verhaal is niet van toepassing op gedrag van fotonen in doorzichtig glas!

@benleentje,
Het glas heeft een brekingsindex voor licht. Het licht, dus de fotonen, gaat rechtlijnig en met een lagere snelheid dan in de vrije ruimte door het glas. De fotonen botsen nergens mee.
In de zon is het totaal anders. Hier botsen de fotonen tegen vrije elektronen en daardoor diffunderen de fotonen die in het binnenste van de zon ontstaan vrij langzaam naar de oppervlakte van de zon.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op woensdag 19 november 2014 22:44:43 (46%)

Het licht heeft toch een brekingsindex t.o. het glas en of dat door fotonen komt of door iets anders heb ik verder niets over gezegd.

Op 19 november 2014 20:48:12 schreef benleentje:
[...]Glas heeft een brekingsindex dus licht gaat er niet recht doorheen maar onder een hoek. Als het glas bv 6mm dik is en het licht gaat er schuin doorheen dan legt het dus bv 10mm af in het glas en dat is dus een langere weg. Omdat de brekingsindex constant is vind er ook geen verstrooiing plaats.

Daar gaat het niet om. Glas heeft een brekings index van ongeveer 1.4. Dat betekent dat de lichtsnelheid in glas ongeveer 3E8 / 1.4 is.

Stel ik heb een blok glas van 1km. Ik heb twee laserpointers. 1 mik ik door het blok glas de ander mik ik er langs. Tegelijkertijd druk ik op het knopje. Het licht wat er langs moet doet er 1e3/3e8 \ 3.3 µs over. Het licht wat door het blok glas geschoten wordt, doet er 1.4 maal langer over: 4.6 microseconde! Dit zijn meetbare verschillen. (een stm32f334 kan tijdsverschillen van 200ps meten, dus dan kan je het op een hele meter ook al meten. )

Het hoeft geen massief blok te zijn, een glasvezel werkt ook. Maar dan ga ik als repliek krijgen dat het licht weer stuitert en een langere weg aflegt. Maar dat is NIET de oorzaak van die 1.3 microseconde tijdfverschil.....

Op 20 november 2014 00:30:44 schreef rew:
Het hoeft geen massief blok te zijn, een glasvezel werkt ook. Maar dan ga ik als repliek krijgen dat het licht weer stuitert en een langere weg aflegt.

Neem een single-mode vezel, en het licht "stuitert" niet.

En @Fred101 en andere radio-fans: Een single-mode vezel is hetzelfde als een golfpijp. Alleen een stuk dunner (9µm), en allen geschikt voor "iets" hogere frequenties (≈190THz).

En ja, dat is het makkelijkst te begrijpen vanuit een golf-representatie van licht.

Je kan het (led-, laser-) licht ook nog moduleren met b.v. 10MHz voor je het de vezel instuurt, aan de hand van het faseverschil tussen in/uit de vezel kan je ook de vertraging en dus de snelheid bepalen.
Het voordeel is dat je geen 1000m glasvezel nodig hebt om toch nauwkeurig te kunnen meten.
edit
Niet waar, 1 graad is op 10MHz bijna 300ps!
't Blijft nauwkeurig tijd meten.

Op 20 november 2014 00:30:44 schreef rew:
Het hoeft geen massief blok te zijn, een glasvezel werkt ook. Maar dan ga ik als repliek krijgen dat het licht weer stuitert en een langere weg aflegt.

Dit stuiteren is niets anders dan spiegelen in de binnenkant van de glasvezel. Dit is wezenlijk iets anders dan breking in glas of stuiteren van fotonen tegen losgeslagen elektronen. Het spiegeleffect van de glasvezel komt uiteraard wel door de brekingsindex van glas naar lucht. Zie werking glasprisma.
Nemen we een rechtlijnige glasvezel. Sommige lichtstralen van de lichtbron gaan er recht doorheen zonder dat ze de wand raken. Deze lichtstralen hebben de kortste reistijd, want de weg van begin tot einde van de glasvezel is minimaal. Lichtstralen die één keer weerkaatst heeft een iets langere reistijd. Lichtstralen die twee keer weerkaatsen hebben een nog langere reistijd enz enz. Als je een lichtpuls met een oneindig kleine stijgtijd aan het begin van de glasvezel afvuurt, dan zal deze lichtpuls gaande weg in de glasvezel een steeds slechtere stijgtijd krijgen door het steeds groter wordende verschil van reistijd van het licht wat direct door de vezel gaat en het licht wat onder andere hoeken de glasvezel in gaat. De pulsflank wordt dus in tijd uitgesmeerd.

Op 20 november 2014 20:08:50 schreef ohm pi:
Het spiegeleffect van de glasvezel komt uiteraard wel door de brekingsindex van glas naar lucht.

Hmm, onder zo'n kleine invalshoek waarbij spiegeling optreedt heb je met de brekingsindex niks meer te maken lijkt me.

Op 19 november 2014 11:27:36 schreef rew:
kunnen de boot compleet misslaan.

Leuke spraakverwarring! Ik sla meestal de plank mis

[Bericht gewijzigd door NordRack2 op vrijdag 21 november 2014 15:45:05 (24%)

De reflectie wordt natuurlijk wel veroorzaakt door het feit dat glas dichter is dan lucht (dat zijn brekingsindex hoger is, zeg maar).
Als de dichtheid hetzelfde zou zijn, zou er geen reflectie zijn; en als de dichtheid niet hoog genoeg is, krijg je geen totale reflectie maar slechts een gedeeltelijke.

Dingen als 'brekingsindex' en 'diëlektrische constante' bestaan natuurlijk niet los van de stof. Het feit dat fotonen in grotere dichtheden kleinere effectieve snelheiden hebben (waardoor de bijbehorende golffronten buigen, breken of kaatsen) verklaart zowel refractie als reflectie. De indexen en constanten zijn alleen handige rekenwaarden.

Op 21 november 2014 15:42:31 schreef NordRack2:
[...]Hmm, onder zo'n kleine invalshoek waarbij spiegeling optreedt heb je met de brekingsindex niks meer te maken lijkt me.
[...]Leuke spraakverwarring! Ik sla meestal de plank mis

De spiegeling /komt/ door het verschil in brekingsindex. Maar komt als getalletje niet terug in het "voorspelde pad" van de weerkaatste straal.