Foton (soba, žarnica) in (slikanje svetlobe)

[Tasko]

Živjo.
Mučita me dve težavi v zvezi s fotoni.

I)
Recimo, da smo v sobi brez oken, v prostoru je tema. V prostoru pa imamo tudi vir svetlobe (žarnico). Ko žarnico prižgemo je prostor očitno osvetljen in poln fotonov. Ko pa žarnico ugasnemo v trenutku nastane tema. Kaj se zgodi?
1) Kam gre foton, ko ugasnemo luč? Kako zgine?
2) Kako to 'neobstajanje' (samega sebe) občuti foton, glede na to, da ne 'občuti' časa?

II)
Ali je možno slikati, recimo laser ali svetlobo iz luči, na neki poti? Da bi ravno pravi čas slikali in zaslonka bi se zaprla ravno tisti trenutek, ko bi laserski žarek prišel do polovice slike.
Če malo poenostavim. Če prižgemo luč ali je možno slikati, da bomo širjenje svetlobe ujeli v zraku in ne (že) na steni? Dobiti bi morali krog okrog vira svetlobe.
Najbrž ni možno, pa me vseeno zanima zakaj je temu tako.

Hvala.

lp, Blaž

[qg]

I.
1. Fotoni oddajo svojo energijo materiji okoli. Materija je zaradi njih malo toplejša.
2. Če bi materijo pospešili do hitrosti fotonov, bi se ji pri hitrosti fotonov čas ustavil. Vendar te hitrosti nikoli ne doseže. Fotoni pa niso isto kot mirujoča materija. Zato je še vprašanje, ali za njih čas res ne teče. Res pa je edini indic za tek časa njihova frekvenca. Vendar, to pa se vidi le iz mirujoče materije. Še nejasno....
II.
Dosegli so že izredno počasno gibanje svetlobe. Recimo 30 km/h. Mogoče bi s tem uspelo fotografirati foton v letu.

[Aniviller]

I. To ti je ze qg odgovoril. Svetloba se absorbira v snovi, ki jo osvetljuje - za crno recimo ves da absorbira vso svetlobo ki vpade nanjo. In nobena snov ni popolnoma bela. Recimo tudi ce bi imel zarnico v svetlobi s samimi zrcali z refleksivnostjo 99%, bi po 1000 odbojih ostalo le se 0.00004 zacetne svetlobe (in svetloba je tako hitra da se to zgodi v mikrosekundi pri obicajni velikosti sobe).

V perspektivi fotona se izsevanje in absorpcija zgodita istocasno - zanj je njegova zivljenjska doba rnaka 0.


II. Svetlobo kot zarek vidis lahko samo v snovi, ce se siplje. Recimo v zraku rabis precej mocan laser, da vidis curek. Samega fotona seveda ne vidis dokler ne pade v fotoaparat - foton je tisto kar nosi sliko.
Kot receno v prejsnjem postu, naredili so snovi, kjer se svetloba siri zelo pocasi. Amak to je pravzaprav "goljufija" - v snovi svetloba nima proste poti in to pocasnost lahko naivno razlozimo kot to, da se svetloba notri neprestano odbija, absorbira, spet izseva,...
In tudi v tem primeru - ce posvetis v tako snov, bos videl napredovanje zarka samo zaradi fotonov, ki so iz curka pobegnili vstran zaradi sipanja (odboja na atomih snovi).

[MAVER|CK]

Imam nekaj vprašnaj še na to temo:

Kakšen je mehanizem odbijanja svetlobe (ali to izgleda kot naprimer ko se val na morju odbije od pomola)? Ampak to pomeni, da ko se odbije izgubi del energije?

Primer:

Recimo, da imamo kovinsko sobo z reflektivnostjo 90%. Torej ko nanjo pade foton, katerega energija je

E = h *f oziroma drugače zapisano = (h*c)/lambda

pomeni, da se je njegova energija zmanjšala za 10%, in ta energija se je pretvorila v notranjo energijo zrcala (segrevanje). Posledično se fotonu zmanjša frekvenca oz. poveča valovna dolžina (lambda), zaradi tega bi se mu naj spremenila barva. Po 22 odbojih ima samo še 10 % energije in zaradi tega najbrž že kar precej drugačno barvo? Tako gredo spektri proti deči barvi in na koncu (po nekaj odbojih) vedno bolj na infrardečo, to je pa že sevanje, ki ga oddajajo topli predmeti.

Ali sem zgoraj pravilno sklepal?

[Roman]

Ali je res prav trditi, da fotoni oddajajo energijo? Fotoni vendar so energija, ko potujejo elektroni, potuje energija. In ko foton zadene v neko telo, se ta energija pretvori v nekaj drugega, recimo v toploto.

Pri fotografiji pa gre za to, da foton prileti na zaslon (mrežnica v očesu, fotokemikalije na filmu v klasičnem fotoaparatu in podobno), kjer povzroči tako ali drugačno reakcijo, ki pa se na zaslonu ohrani. Vidimo lahko samo tiste fotone, ki priletije na mrežnico, za fotografiranje velja enako. Fotona, ki brzi mimo, ne moremo videti.

[Aniviller]

Maverick: posameznemu fotonu se energija ne spreminja, ker je direktno zvezana s frekvenco, ki je fiksna. Lahko se le absorbira/odbije v celoti, ali pa sploh ne. Verjetnost odboja = refleksivnost (in je odvisna od vpadnega kota, polarizacije,...). Zmanjsanje intenzitete opazis zaradi zmanjsanja stevila fotonov.

Za mikroskopsko razumevanje pa potrebujes kvantno mehaniko. Makroskopski opis obravnava vse skupaj kot valovanje z neko amplitudo. Mikroskopsko prihaja svetloba v paketih (fotonih), ki so pa se vedno v nekem smislu valovi.

Tisto o padanju frekvence je cisto narobe. To bi pomenilo, da ko v zrcalu gledas modro zadevo, izgleda rdeca

In ja - predmet vidis, ce odda fotone, ki zadanejo oko. Ce bi hotel videt foton kot tak, bi ta sam moral oddajat nove fotone, kar je absurd. Foton je nosilec svetlobe, ne pa izvor.

[MAVER|CK]

Joj, thanx aniviler spet sm naredil ono osnovnošolsko napako. Energija je lahko samo v kvantih!!! Mislim, za ustrelit se...viš če 10 let ne delaš več s fiziko kok gre ven iz glave, jojojo...

Torej ponavljam, da si bom zapomnil za naslednjih 10 let:). Višja energija pomeni višjo frekvenco in bolj vijolično barvo (jasno pol gremo pa naprej po spektru X in gama žarkom):). Torej pri določeni barvi ozadja (recimo rdeči) se vse ostale valovne dolžine vpijejo (oddajo svojo energijo - prenesejo ali kako naj se izrazim potem) v zid, le rdeča se odbije (ampak zakaj? Kaj je tako posebnega v rdeči Jupol barvi?) ta pa se potem še nekajkrat odbije od vsake stene (recimo nekaj 1000 ×) in z vsakim odbojom se tudi nekaj fotonov z valovno dolžino rdeče barve vpije v zid. Na koncu ostane tema, če ne svetimo več z virom v sobi!

Upam, da si sedaj prav predstavljam. Albedo oziroma refleksivnost je le verjetnost odboja posameznega fotona svetlobe? Neke vrste kot razpolovni čas? Pri vsakem odboju se je bo pač toliko procentov izgubilo.

Ali spet napačno razmišljam! Kaj bi brez anivilerja....hvala za pomoč!

[Aniviller]

Absorpcija in odbojnost sta za vsako valovno dolzino drugacna. Absorpcija je velika pri frekvencah, ki sovpadajo s prehodi med stanji elektronov/atomov/molekul/kristalov v steni. Pri tocni frekvenci se prakticno vsi fotoni porabijo za prehode v vzbujeno stanje. Kot sem nastel, s svetlobo interagirajo razlicni deli snovi (vibracije vezi v molekulah, prevodni elektroni v kovini, nihanje kristalne mreze, vzbujanje atomov,...). Spektri so zato zelo zapleteni (vec vrhov pri razlicnih frekvencah), zato dobis najrazlicnejse barve snovi.

Pazi tudi to... frekvenca ni isto kot barva. Vijolicno lahko bodisi dobis z monokromatsko svetlobo, ali pa namesas vec frekvenc. Clovesko oko ima samo tri razlicne barvne senzorje, zato imas nesteto moznih mesanic, ki izgledajo enako.

Miselni poskus: recimo da imas eno luc z valovno dolzino 580nm (rumena) in drugo luc, ki oddaja recimo 520nm (zelena)+680nm (rdeca). Ce prav namesas, bosta obe izgledali rumeno. Potem recimo da imas steno, ki absorbira vse razen 580nm. V tem primeru bos s prvo lucjo videl steno rumeno, z drugo lucjo pa crno (ker tisti dve absorbira), ceprav izgledata svetlobi teh luci enako.

Torej - barva ni zadostna informacija o snovi in svetlobi. Na sreco ponavadi stvari gledamo pod belo svetlobo, ki ima priblizno enako vseh frekvenc. Ze fluorescentne svetilke pa imajo belo namesano drugace - vec ozkih frekvencnih pasov. Pod fluorescentno svetlobo zato dolocene stvari izgledajo drugace kot pod dnevno svetlobo, kar lahko vodi v napacne odlocitve ali zmotne predstave o barvah. Recimo lahko kupis zelen pulover in ko prides iz trgovine vidis da je v resnici bolj rumenkast ali kaj podobnega.

[roberto11]

Če prižgemo luč ali je možno slikati, da bomo širjenje svetlobe ujeli v zraku in ne (že) na steni? Dobiti bi morali krog okrog vira svetlobe.
Najbrž ni možno, pa me vseeno zanima zakaj je temu tako.

Je možno, vendar moraš uporabiti kamero v telefonu.
Sam sem lahko opazoval širjenje svetlobe v počasnem posnetku na zaslonu od telefona pri vključeni kameri.

[Aniviller]

Če prižgemo luč ali je možno slikati, da bomo širjenje svetlobe ujeli v zraku in ne (že) na steni? Dobiti bi morali krog okrog vira svetlobe.
Najbrž ni možno, pa me vseeno zanima zakaj je temu tako.

Je možno, vendar moraš uporabiti kamero v telefonu.
Sam sem lahko opazoval širjenje svetlobe v počasnem posnetku na zaslonu od telefona pri vključeni kameri.

Ja ja, pocasnost senzorja v telefonu se ne pomeni da opazujes svetlobo

[MAVER|CK]

Aniviler hvala, še enkrat kapo dol... nisem še nikoli razmišljal v tej smeri!