doseg svetlobe

[sjozelj]

Zanima me ali svetloba potuje neskončno daleč?

[shrink]

Gostota svetlobnega toka pada s kvadratom razdalje. Ko gre razdalja proti neskončno, gre gostota toka proti nič.

[anzovc]

Zakaj pada s kvadratom razdalje? Ker se razširi? Npr. laser.
Kaj pa če pogledamo z vidika fotona?

[Aniviller]

Ja, padanje s kvadratom razdalje je zaradi razprsevanja. Na blizu je dejanska porazdelitev svetlobe po prostoru lahko prakticno poljubna, odvisno od svetila. Na dovolj veliki razdalji (po domace, ko se vsi zarki ki se mislijo sekat, ze sekajo in zacnejo spet razhajat), se pa vsi ti efekti izgubijo in se svetloba samo se razhaja. Tipicen primer tega je recimo svetloba sfokusirana z lupo... na zacetku se celo zgoscuje in v goriscu doseze maksimalno gostoto... na koncu pa vseeno dobis snop ki se razsirja v nek fiksen prostorski kot. Tudi laser spada v to skupino... idealni laser je najbolj vzporeden snop kolikor je lahko, se pa tudi razhaja zaradi uklona. Laserski zarek, ki ga posljes na luno in nazaj, pride nazaj tako sibek da ga je treba s teleskopom gledat.

Svetloba kot taka ima neskoncen doseg - foton se ne "stara" in prepotuje lahko poljubno razdaljo ce ga nic ne zmoti. En sam foton ima itak fiksno energijo in nima kaj izgubljat. Efekt kvadratnega pojemanja je geometrijski - dlje si, vecjo povrsino pokrije snop z istim kotom razhajanja. Najbolj enostavno je to videt pri tockastem svetilu ki sveti v vse smeri enako. Ista svetloba ki gre na razdalji r skozi kroglo s povrsino 4pi r^2, gre pri razdalji R skozi kroglo s povrsino 4pi R^2. Ker se skupna moc ohranja, to takoj pokaze da svetlobni tok kvadratno vpada.

[NIKKI]

Zanimivo je, da na Zemljo pade vsako sekundo 0,6 kg svetlobe s Sonca! Ali približno 20000 ton na leto. To pomeni, da pade samo približno desetkrat več meteoritov na Zemljo. Med drugim to pomeni, da vsako leto na Zemljo pade približno 1/3 grama svetlobe z Vege, to je najsvelejša zvezda vidna visoko na nebu poleti.
Za solarno konstanto sem vzel 1370 W/m^2, za polmer Zemlje 6400 km, za Bondov albedo 0,3, za magnitudo Sonca -26,8, za sij Vege 0,0 magnitude in končno za c^2= 9*10 16 m^2. Seveda me lahko kdo popravi!

[derik]

Svetloba kot taka ima neskoncen doseg - foton se ne "stara" in prepotuje lahko poljubno razdaljo ce ga nic ne zmoti. En sam foton ima itak fiksno energijo in nima kaj izgubljat.

A se mu ne more spreminjati valovna dolžina in s tem energija?

[Aniviller]

Kam naj bi pa ta energija sla? Energija se ohranja! Razen ce se zaleti v nek delec in mu nekaj naredi (ga pospesi, vzbudi ali kaj podobnega).

No, obstaja efekt, ki lahko povzroci spremembo valovne dolzine. Gravitacijski Dopplerjev pojav, ki ga razlaga splosna teorija relativnosti. Ta efekt je v vse prakticne namene povsem zanemarljiv, razen ce gledas svetlobo, ki prihaja iz centrov galaksij ali iz zelo oddaljenih delov vesolja. Po domace povedano, tudi svetloba rabi nekaj energije da pobegne gravitaciji (da se vzpenja po hribu navzgor).

[problemi]

Zanimivo je, da na Zemljo pade vsako sekundo 0,6 kg svetlobe s Sonca! Ali približno 20000 ton na leto. To pomeni, da pade samo približno desetkrat več meteoritov na Zemljo. Med drugim to pomeni, da vsako leto na Zemljo pade približno 1/3 grama svetlobe z Vege, to je najsvelejša zvezda vidna visoko na nebu poleti.
Za solarno konstanto sem vzel 1370 W/m^2, za polmer Zemlje 6400 km, za Bondov albedo 0,3, za magnitudo Sonca -26,8, za sij Vege 0,0 magnitude in končno za c^2= 9*10 16 m^2. Seveda me lahko kdo popravi!

NIKKI, kako si izračunal maso svetlobe? Ali si to pretvarjal iz energije v maso?

[NIKKI]

Zanimivo je, da na Zemljo pade vsako sekundo 0,6 kg svetlobe s Sonca! Ali približno 20000 ton na leto. To pomeni, da pade samo približno desetkrat več meteoritov na Zemljo. Med drugim to pomeni, da vsako leto na Zemljo pade približno 1/3 grama svetlobe z Vege, to je najsvelejša zvezda vidna visoko na nebu poleti.
Za solarno konstanto sem vzel 1370 W/m^2, za polmer Zemlje 6400 km, za Bondov albedo 0,3, za magnitudo Sonca -26,8, za sij Vege 0,0 magnitude in končno za c^2= 9*10 16 m^2. Seveda me lahko kdo popravi!

NIKKI, kako si izračunal maso svetlobe? Ali si to pretvarjal iz energije v maso?

Seveda, po znani enačbi \(\Delta m\)=\(\Delta E\)/\(c^2\).

[derik]

Kam naj bi pa ta energija sla? Energija se ohranja! Razen ce se zaleti v nek delec in mu nekaj naredi (ga pospesi, vzbudi ali kaj podobnega).

No, obstaja efekt, ki lahko povzroci spremembo valovne dolzine. Gravitacijski Dopplerjev pojav, ki ga razlaga splosna teorija relativnosti. Ta efekt je v vse prakticne namene povsem zanemarljiv, razen ce gledas svetlobo, ki prihaja iz centrov galaksij ali iz zelo oddaljenih delov vesolja. Po domace povedano, tudi svetloba rabi nekaj energije da pobegne gravitaciji (da se vzpenja po hribu navzgor).

A je rdeči zamik potem le navidezna spremembe valovne dolžine in ne pomeni dejanskega zmanjšanja energije?

[Aniviller]

Ne, zveza med valovno dolzino in energijo je enolicna. Rdeci premik je lahko dveh izvorov. Eden je gravitacijski, ki sem ga opisal zgoraj. V tem primeru se energija porabi za premagovanje gravitacijskega potenciala (to je zelo poenostavljena razlaga). Do rdecega premika pride tudi, ce se gibljes glede na izvor. V tem primeru je mehanizem zelo podoben kot pri Dopplerjevem pojavu pri zvoku (raztegovanje valov). Ce hoces razumet kako tocno gre v tem primeru z ohranitvijo energije posameznega fotona moras pa razumet nekaj relativnostne teorije. Kar se tice "gibajocega" se opazovalca, je foton ze od izsevanja naprej imel tako energijo/valovno dolzino tako da ni problema. Za razlicno gibajoce se opazovalce energije/valovne dolzine/hitrosti/cas/... itak niso enaki - so v razlicnih opazovalnih sistemih in ni nobenega razloga zakaj bi se morali njihovi izmerki ujemat. Ce pa vse kolicine izmeris iz istega opazovalnega sistema je pa vse ok.