Golflengte invallend en gereflecteerd licht

Breking nam ik niet mee in mijn vorige post.
Eigenlijk komt het erop neer dat een lichtdeeltje niet de kortste weg neemt, maar de snelste. Hier staat een mooi voorbeeld: https://www.quantumuniverse.nl/welk-pad-is-het-snelst

Op donderdag 23 oktober 2025 19:32:08 schreef benleentje:
NU snap ik het helemaal niet meer.
Een brekingsindex is toch dat het licht dan gewoon een langere weg aflegt.

Nee, breking is dat meerdere lichtstralen niet tegelijkertijd een media-overgang bereiken en op verschillende momenten die lagere snelheid bereiken. Voor ons is het dan dat een lichtstraal een knak krijgt.
Het wordt in principe wel veroorzaakt door die lagere snelheid, maar het effect is op een veel hoger nivo: wij kunnen het makkelijk zien.

Voor electro-magnetische golven geldt v = f x λ

Stel dat ik een rode lichtflits door het luchtledige schiet
Dan heeft het rode licht een bepaald golflengte lambda(rood) en een bepaalde frequentie f (rood)
Er geldt dus c = f (rood) x λ (rood)

Indien ik de rode lichtflits nu door een dikke stuk glas laat schijnen, lijkt het me intuïtief aannemelijk dat er nog steeds rood licht uit het stuk glas komt.

Vermits de snelheid van licht enkel gelijk is aan c in het vacuüm, en het licht trager gaat in een medium dan volgt daaruit :

v = f (rood door glas) x λ (rood door glas) waarbij v < c

als het rode licht dat uit het glas komt niet van kleur verandert is, geldt :
λ (rood) = λ (rood door glas)

Vermits v kleiner is dan c moet de frequentie van het licht in het glas wel lager zijn dan de frequentie van het licht in het luchtledige.

Begrijp ik dit goed of sla ik de bal geheel mis ?

Trouwens iedereen bedankt voor de interessante inbreng.

Op donderdag 23 oktober 2025 22:06:42 schreef pamwikkeling:
als het rode licht dat uit het glas komt niet van kleur verandert is, geldt :
λ (rood) = λ (rood door glas)

Vermits v kleiner is dan c moet de frequentie van het licht in het glas wel lager zijn dan de frequentie van het licht in het luchtledige.

Begrijp ik dit goed of sla ik de bal geheel mis ?
[/color][/color][/color][/color][/color][/color][/color][/color][/color][/color][/color][/color][/color][/color]

Ja, de kleur wordt door de frequentie bepaalt, en niet door de golflengte.
Laten we één lichtdeeltje bekijken wat we door een glazen plaat heen sturen. Voor ie er ingaat heeft ie een bepaalde energie (E=hf), en als ie eruit komt heeft ie nog steeds dezelfde energie. In jouw aanname heeft dat deeltje in het glas ineens minder energie wat ie als het glas verlaat weer terugkrijgt.

Ik sla de bal dus geheel mis,
Als E = h x f en het lichtdeeltje behoudt zijn energie zowel in het glas als in het luchtledige, dan is f constant.
En als v = f (rood door glas) x λ (rood door glas) waarbij v < c

Dan moet lambda wel omlaag en wordt de golflengte van het rode licht kleiner in het glas.

Die effecten dat de energie in fotonen verandert is een kwantummechanisch effect. Als je nu met golftheorie de breking van licht verklaart en dat vervolgens falsificeert met een kwantummechanisch verschijnsel moet je dat systeem wel goed begrijpen om te verklaren dat de conclusies verschillen. De breking van licht is het best uit te drukken in golfverschijnselen die je bijvoorbeeld ook in water van verschillende diepten zichtbaar kan maken. Laten we het gegeven dat de energie in een foton verandert met zijn frequentie gewoon even negeren, want om dat in deze context uit te leggen vereist een kennis en begip dat ik niet heb, en anderen hier volgens mij ook niet. Als je kwantummechanica wil begrijpen moet je gewoon niet op een forum zijn, maar beginnen met een master calculus en vanaf daar verder werken.

Op donderdag 23 oktober 2025 12:41:19 schreef Kruimel:
Als een golf een bepaalde lengte heeft en hij "betreedt" een plek met een lagere snelheid dan komen het begin en het einde van de golf toch dichter bij elkaar omdat de achterkant van de golf zijn hogere snelheid houdt terwijl de voorkant al vertraagd is? Ik zie het omgekeerde op geen enkele manier werken.

Om dit principe te tonen heb ik een klein schetsje gemaakt om te laten zien hoe een lichtstraal zich gedraagt als het een stuk materiaal met een zekere brekingsindex van >1 (hier: "Glas") binnenrolt:

Zonder de bijbehorende berekeningen en getallen in te vullen denk ik dat je hier wel met enige intuïtie kan zien wat ik bedoelde. Ik heb bij de overgang van lucht naar glas een aantal van de golven in de lichtstraal getekend en daar zie je dat de golven dichter bij elkaar moeten komen en van richting moeten veranderen om ononderbroken te kunnen blijven. Dit beeld is voor mij inzichtelijk, wat hier relevant is dat je de lichtstraal een zichtbare breedte geeft. Als je er wat hoeken in tekent kan je de wet van Snellius ook van deze schets afleiden.

Op donderdag 23 oktober 2025 22:47:42 schreef pamwikkeling:
Dan moet lambda wel omlaag en wordt de golflengte van het rode licht kleiner in het glas.

Klopt, dat zie je ook terug in de RF wereld, daar wordt soms een kwart golf stub gebruikt. (Dus een kwart van de golflengte). Voor een golflengte van 2M is dat 50cm. Maar als je die stub maakt met een coax kabel (waar de snelheid ongeveer 66% is van de lichtsnelheid [hangt af van type kabel]) moet hij dus geen 50cm maar 34 cm lang zijn.
Ze noemen dat trouwens de 'velocity factor' van de kabel.

Op donderdag 23 oktober 2025 22:57:42 schreef Kruimel:
Om dit principe te tonen heb ik een klein schetsje gemaakt om te laten zien hoe een lichtstraal zich gedraagt als het een stuk materiaal met een zekere brekingsindex van >1 (hier: "Glas") binnenrolt:

Dat klopt als een bus :)
En als de straal het glas weer verlaat zal hij weer terugbuigen en evenwijdig aan de invallende straal verder gaan. Wel is hij dan iets van plek verschoven.
Het beschreven effect kan je goed zien als je naar een stok kijkt die schuin in in helder water staat, die lijkt dan krom.
Dat vacuum is om dit effect aan te tonen, niet echt nodig.
En de golflengte veranderd niet anders zou optische multiplexex ook niet werken

Op donderdag 23 oktober 2025 15:48:35 schreef soldeersmurf:
Inderdaad merkwaardig dat in de optica meestal de golflengte van licht gebruikt wordt i.p.v. de frequentie die meer maatgevend is. De golflengte is afhankelijk van het medium.

Ik denk dat dat komt omdat heel veel optica gebruikt maakt interferentie. En de vraag of stralen constructief of destructief interfereren hangt af van de golflengte, en de afstanden.

Dat rekent veel makkelijker met golflengten dan met frequenties.

Daarnaast zit voor "gewoon" licht (IR t/m UV) de golflengte in de range 100-999nm. Dat zijn makkelijke getallen. De corresponderende frequenties zijn 3 tot 30THz, kom je toch weer in komma-getallen uit.
Edit: Dat klopt inderdaad niet, zoals @floppy hieronder opmerkt.
Toont wel aan dat je bij licht altijd met golflengten werkt, anders had die frequentie wel meer in mijn systeem gezeten :-)

[Bericht gewijzigd door blurp op (12%)]

Edit2: Ah! ik ben kennelijk aan het typen gegaan terwijl er ondertussen redelijke schetsen zijn gepost.

Edit: Mogelijke tijdbesparing: Als je een kwartiertje hebt: Sla de text hier over en kijk de video gelinkt op het eind.

Teken op een A4 een horizontale streep in het midden. Hierboven is de golflengte 1.5cm. Teken schuin iedere 1.5 cm een voorstelling van het invallende golfpatroon.

Onder de streep is de snelheid van de golven 1.5x minder. De golffronten komen nu 1.5x dichter bij mekaar. Iedere 1cm een golffront. Teken op een ander papier iedere 1cm een streep (of gebruik ruitjespapier) en draai dat zodanig dat de golffronten bij de streep overeenkomen. Trek nu de lijnen over op het eerste papier.

Met wat middelbareschool goniometrie kan je nu de sinusregel afleiden.

Als je golven zodanig invallen dat het onmogelijk wordt om de golffronten gelijk te krijgen, de golffronten staan zodanig "bijna haaks" op de scheidingslijn dat de golffronten verder dan 1cm uit mekaar op de scheidingslijn komen, dan kan je dus geen orientatie vinden om je 1cm lijnen te laten overeenkomen. In dit geval treed 100% "interne reflectie" op.

Ik heb nu niet genoeg tijd om de hele video op nieuw te bekijken. Dus ik hoop dat ik de juiste heb. Maar Grant Sanderson kan het eigenlijk veel beter uitleggen dan ik. https://www.youtube.com/watch?v=Cz4Q4QOuoo8&t=12s

Op vrijdag 24 oktober 2025 09:06:17 schreef blurp:
[...]
Daarnaast zit voor "gewoon" licht (IR t/m UV) de golflengte in de range 100-999nm. Dat zijn makkelijke getallen. De corresponderende frequenties zijn 3 tot 30THz, kom je toch weer in komma-getallen uit.

Iets hogere frequentie: 300-3000 THz.

Om 'gemakkelijke' getallen te krijgen hoef je alleen maar geschikte eenheden te kiezen. Zo geldt in vacuum of lucht, bij goede benadering:

Radio: f ⋅ λ = 300 (MHz, m)
Licht: f ⋅ λ = 300 (THz, µm)

Op donderdag 23 oktober 2025 21:49:51 schreef Hensz:
[...]
Nee, breking is dat meerdere lichtstralen niet tegelijkertijd een media-overgang bereiken en op verschillende momenten die lagere snelheid bereiken. Voor ons is het dan dat een lichtstraal een knak krijgt.
Het wordt in principe wel veroorzaakt door die lagere snelheid, maar het effect is op een veel hoger nivo: wij kunnen het makkelijk zien.

OK. Daarom is de vis in het water op andere plaats dan je denkt omdat wat je op dat moment ziet een beeld is van zeg 0,2 seconde** geleden. En in die tijd is de vis alweer ergens anders.

** even uit mijn duim gezogen maar het gaat om het idee dat je naar een vertraagd beeld kijkt, van iets wat er al niet meer is op die plaats.

Radio: f ⋅ λ = 300 (MHz, m)

Ik had er nog nooit bij stil gestaan laat staan geweten dat radio golven ook fotonen zijn. IK dacht altijd het een elektrisch magnetisch veld was.

[Bericht gewijzigd door benleentje op (12%)]

Op vrijdag 24 oktober 2025 20:28:01 schreef benleentje:
IK dacht altijd het een elektrisch magnetisch veld was.

En dat IS het ook. :-)

Licht volgt altijd de korste weg. Dat wil zeggen de snelste weg.

Het klassieke geval is: De strandwacht zit op zijn post 10m van de (rechte) waterkant. Hij kan 5km/u zwemmen en 10km/u rennen door het zand. Hij ziet 30 meter van de kant, 100m verderop iemand spartelen. Kan hij nu het beste in een rechte lijn naar het slachtoffer (dus na 10/40 * 100m het water in en gaan zwemmen). Of moet hij recht naar het punt het dichtst bij het slachtoffer rennen en vanaf daar gaan zwemmen?

Het optimum zit er tussenin: pas de sinusregel toe met een brekingsindex in dit geval van 10/5 = 2.

Op vrijdag 24 oktober 2025 21:29:36 schreef rew:
[...]En dat IS het ook. :-)

Licht volgt altijd de korste weg. Dat wil zeggen de snelste weg.

Heb altijd moeite met het concept licht is een deeltje maar ook een golf.

Hoe ik het zelf zie. Er ontstaat een foton in die gaat gewoon met de maximale snelheid van het medium waarin het zich bevind ergens heen. Onderweg verandert het door omstandigheden, zoals overgangen van mediums of refelctie (spiegel) van richting veranderen en gaat daarin verder.

Maar de kortste weg, nee het gaat gewoon ergens heen. De free foton. O-)

Licht kan ook van richting veranderen door massa als zijn zwaartekracht maar groot genoeg is

Heb altijd moeite met het concept licht is een deeltje maar ook een golf.

Tja, dat is IMHO een typisch gevalletje van het jezelf moeilijk maken. Je hebt nu gewoon een paar trivia genomen waar je niet achter was gekomen als niemand het je had verteld die je niet kan rijmen met de klassieke mechanica, omdat dat niet kan. Hier hebben een reeks Nobelprijs-winnaars een kwart eeuw over gedaan om te ontdekken en enigszins samenhangend te verklaren. Daar gaat niemand hier (of elders) je een simpele uitleg voor kunnen geven.

Denk gewoon over licht als een golfverschijnsel en zorg dat je niet in de buurt van de lichtsnelheid komt. Als normaal mens kom je toch nooit in de situatie dat dit verschil uitmaakt. Als je het echt wil snappen moet je kwantummechanica gaan studeren, maar dan ga je er achter komen dat een simpel schetsje zelden meer voldoet en je voor de meest triviale conclusies aan serieuze calculus moet. Veel plezier! ;-)

Op vrijdag 24 oktober 2025 21:45:27 schreef benleentje:
Heb altijd moeite met het concept licht is een deeltje maar ook een golf.

Het zou ook raar zijn als je dat niet had... Wat heel belangrijk is is dat je realiseert dat de golf-beschrijving en deeltje-beschrijving allebei alleen maar beschrijvingen zijn.

Niemand heeft ooit een foton gezien. Ja, je hebt licht in je ogen waargenomen en dat zijn fotonen, maar je hebt nooit een los foton eens goed bekeken, de voor en achterkant vergeleken en gewogen hoe zwaar die is. Het is geen superklein knikkertje dat kan rollen en kaatsen, en als je er zo over denkt loop je uiteindelijk ergens vast.

De duale golf-deeltje beschrijving die we hebben is alleen maar een model. Een set formules waarmee we (vrijwel) alle experimenten kunnen verklaren. Maar het is een model van de werkelijkheid, niet de werkelijkheid zelf. Het is een heel goed model, en het werkt vrijwel foutloos maar het is niet gekozen om makkelijk, elegant of mooi te zijn. Hooguit om de eenvoudigste verklaring zonder problemen te zijn.

En dat geld voor de hele quantummechanica. Een mooi model, waarmee we transistoren kunnen maken. Die we dan weer voor leken modelleren als schakelaar. Wat ze natuurlijk niet zijn :-)

Heb altijd moeite met het concept licht is een deeltje maar ook een golf.

Je bent niet de enige. En grotere denkers dan ik hebben zich het hoofd erover gebroken :)

Tja, dat is IMHO een typisch gevalletje van het jezelf moeilijk maken.

Zo zie ik het niet. En ik het het idee ook wel geaccepteerd.

Ik hoef het gelukkig ook niet precies te begrijpen, wat hier nu verteld is voor mij goed genoeg en het er weer van geleerd.

Denk gewoon over licht als een golfverschijnsel en zorg dat je niet in de buurt van de lichtsnelheid komt.

Ik denk bij licht aan een foton en een golf maar snap nog even niet hoe dat zit bij een radiogolf, of meer precies hoe de antenne een golf maakt snap ik wel maar hoe dat dan ook een foton is nog even niet.
Is dat heel erg, nee. Maar als iemand het kan uitleggen is dat mooi en zo niet is het ook goed. Ik hoef gelukkig niet alles in detail te weten.

Als je het echt wil snappen moet je kwantummechanica gaan studeren, maar dan ga je er achter komen dat een simpel schetsje zelden meer voldoet en je voor de meest triviale conclusies aan serieuze calculus moet.

Dat had ik al na het lezen van " A brief history of time" van S Hawkings.

Maar moet dat nog een keer opnieuw lezen want nu weet ik dat ook niet meer.

Niemand heeft ooit een foton gezien. Ja, je hebt licht in je ogen waargenomen en dat zijn fotonen, maar je hebt nooit een los foton eens goed bekeken, de voor en achterkant vergeleken en gewogen hoe zwaar die is. Het is geen superklein knikkertje dat kan rollen en kaatsen, en als je er zo over denkt loop je uiteindelijk ergens vast.

Ja dat is waar. Maar zoals ik zei ik kan op zich wel vrij makkelijk dingen die door geleerden zijn bedacht accepteren.

Wat ik wel bijzonder vind is dat foton niet oud word. Want als je met de snelheid van licht reist dan is er geen tijd.

Ja, da's wel geinig. Alles wat massa heeft gaat langzamer dan de lichtsnelheid, alles wat GEEN massa heeft gaat met de lichtsnelheid!

En dat geldt ook voor tijd.

Radiogolven zijn ook gewoon fotonen. Maar de hoeveelheid energie per foton is idioot weinig. Zo idioot weinig dat enkele fotonen detecteren waarschijnlijk onmogelijk is.

alles wat GEEN massa heeft

Alles wat geen RUSTmassa heeft :)

Want een foton dat met de lichtsnelheid reist heeft energie. En omdat E=mc² derhalve ook massa....

Op zaterdag 25 oktober 2025 19:52:09 schreef benleentje:
Ik hoef het gelukkig ook niet precies te begrijpen, wat hier nu verteld is voor mij goed genoeg en het er weer van geleerd.

Daarover heb ik gemengde gevoelens, zeker in combinatie met wat je erna zegt:

Dat had ik al na het lezen van " A brief history of time" van S Hawkings.

Maar moet dat nog een keer opnieuw lezen want nu weet ik dat ook niet meer.

Volgens mij komt dit omdat je het nooit echt begrepen hebt en alleen de trivia uit het werk gehaald hebt.

Dit is niet bedoeld als veroordeling, maar ik denk dat je dit onderwerp, in tegenstelling tot bijvoorbeeld taal, niet goed kan onthouden als je het systeem niet op een semantische wijze begrijpt. Het helpt niet dat je de bijbehorende fenomenen in het dagelijkse leven nauwelijks tegenkomt en je er geen gevoel bij zal hebben.

Op zaterdag 25 oktober 2025 19:52:09 schreef benleentje:
[...]Ik denk bij licht aan een foton en een golf maar snap nog even niet hoe dat zit bij een radiogolf, of meer precies hoe de antenne een golf maakt snap ik wel maar hoe dat dan ook een foton is nog even niet.
Is dat heel erg, nee.

Over de fotonen mbt een radiogolf zou ik me niet druk om maken.
De constante van Planck is 6,626 x 10 -34 J.s
Om een beetje geluid te kunnen horen heb je bij de jampot ontvanger grofweg 6,626 mW ontvangstenergie nodig. (Ik kijk niet op een factor 100).
Het is een middengolfontvanger, dus de ontvangstfrequentie is ca 1 MHz.
De jampotontvanger slobbert dus 6,626 x 10-3 W / (106 Hz x 6,626 x 10-34 J.s) = 10 25 fotonen / sec uit het electromagnetische veld
Een fotonnetje meer of minder hoor je toch niet op die frequentie.