Научный форум dxdy
Последний раз редактировалось Denis Russkih 31.10.2013, 22:34, всего редактировалось 4 раз(а).
Пришла тут в голову пара вопросов. 🙂
Известно, что скорость света в стекле равна примерно 200 000 км/с. Но, как я понимаю, имеется в виду скорость света в стекле, неподвижном относительно наблюдателя. По идее, измеряемая наблюдателем скорость должна измениться, если стекло движется относительно него на релятивистских скоростях?
Предположим, мы висим в космосе, и мимо нас со скоростью, близкой к скорости света, несётся длиннющая стеклянная лента (толщиной и высотой как оконное стекло, но при этом о-очень длинная). И мы светим сквозь это стекло лучом лазера (как луч проектора светит сквозь плёнку в кинотеатре).
Насколько я понимаю, луч лазера должен выйти из стекла не там, где вошёл, а значительно дальше по курсу движения ленты? И выйдет он не сразу, а с некоторой задержкой? Или я не прав?
Если я прав, то через стекло мы будем видеть не те звёзды, что прямо перед нами, а те, свет которых стекло поглотило несколько ранее. 🙂
Ведь если измерительные приборы налеплены на стекло и движутся вместе с ним, то с их точки зрения скорость света в стекле осталась прежней. Когда свет входит в стекло, то проходит через него со скоростью 200 000 км/с. Но время этих приборов, как и время стекла, замедлено с нашей точки зрения. Значит, для нас свет должен проходить через это стекло медленнее, причём значительно медленнее.
Т.е. для нас луч в таком движущемся стекле замедляется сильнее, чем в неподвижном, и вдобавок «сносится вбок» относительно нас.
Теперь представим, что параллельно с этой стеклянной лентой несётся точно такая же лента, с той же скоростью — но в обратном направлении. И мы пропускаем луч лазера сквозь обе стеклянных ленты. По идее, нам придётся ждать прохождения луча через них вдвое дольше, но зато луч выйдет точно напротив лазера? («Снос вбок» от первого стекла будет скомпенсирован «сносом» в противоположную сторону от второго стекла.)
Хотелось бы узнать, верно ли я себе представляю общую картину.
Если я верно уловил суть, то хочется задать ещё один вопрос. Что, если стекло не проносится мимо, а удаляется от нас?
Пусть имеется огромный стеклянный диск (толщиной с оконное стекло и радиусом 100500 тыс. км), который развёрнут к нам «лицом», т.е. своей плоской частью, и удаляется от нас со скоростью, почти равной скорости света. И мы светим вдогонку ему из лазера. А издалека, в той стороне, куда движется стекло, светят нам. По идее, лучи должны и в этом случае проходить сквозь стекло замедленно. Мы будем видеть сквозь стекло события прошлого?
И как в этом случае обстоят дела с красным/синим смещением? Вроде бы, если наблюдатель движется вместе с диском, стоя на передней его стороне (обращённой по направлению движения), то под ногами он должен видеть звёзды с красным смещением. Если же наблюдатель стоит на задней стороне диска, то будет видеть под ногами звёзды с синим смещением.
Для внешних же наблюдателей, относительно которых стекло движется с релятивистскими скоростями, красное смещение должно компенсироваться синим (и наоборот). В итоге наблюдатели будут видеть сквозь стекло обычную картину космоса, только смещённую по времени?
По поводу временного сдвига, кстати, непонятно. Ну ладно, от нас стеклянный диск удаляется, и как пылесос собирает свет на своём пути, чтобы выдать его с большим опозданием. Поэтому мы будем сквозь стекло видеть прошлое. А что будут видеть наблюдатели, к которым диск приближается. Тут моё воображение отказывает окончательно. 🙂
Можно было бы дальше развивать мысли, но я и так уже опасаюсь, что нагородил бреда, и хочется узнать, не ошибаюсь ли я в ключевых вопросах. 🙂
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова
Ученые выяснили, что скорость света в вакууме является далеко не постоянной величиной
Известно, что свет не всегда движется со скоростью света, его скорость падает при движении в воде, стекле и в других прозрачных материалах. Но новые эксперименты, проведенные учеными из университета Рочестера (University of Rochester) и университета Глазго (University of Glasgow), демонстрируют то, что фокусировка лучей или вмешательство в структуру импульсов света позволяет уменьшить скорость распространения света даже в условиях вакуума.
Скорость света в вакууме, обозначаемая литерой «c», является одной из самых главных физических констант, на которой базируется большая часть современной физики, включая и теорию относительности Эйнштейна. В прошлое время множество усилий было направлено на измерение точного значения скорости света, но сейчас достоверно известно, что скорость света в вакууме равна 299 792 458 метров в секунду. И даже длина нынешнего эталона расстояния, метра, была определена с использованием значения скорости света.
Но новые экспериментальные данные указывают на то, что скорость света в вакууме не может считаться константой. Значение константы «c» после этого можно рассматривать только в качестве верхнего предела скорости распространения света.
Группа исследователей, возглавляемая Майлзом Пэдджеттом (Miles Padgett), ученым в области оптической физики из университета Глазго, продемонстрировала эффект замедления скорости света на примере двух фотонов, которые были идентичны друг другу, за исключением их структуры. Хотя этот эффект практически не заметен в повседневной жизни и не имеет существенного влияния на множество технологий, его наличие выдвигает на первый план ранее неизвестные фундаментальные тонкости поведения света.
Демонстрация эффекта замедления скорости света была проведена при помощи оптического устройства, синхронно излучающего пары фотонов. Один из фотонов был направлен в оптическое волокно, а второй пропускался через несколько оптических устройств, которые производили изменения его волновой структуры. Оптическое волокно выполняло роль линии задержки для первого фотона, а его длина была такой, что вышедший из него фотон снова двигался рядом с фотоном, претерпевшим структурные изменения.
Если бы волновая структура фотона не влияла бы на скорость его движения в вакууме, то оба фотона поразили поверхность специального быстродействующего светочувствительного датчика в один и тот же момент времени. Но, проведенные измерения показали, что фотон света, претерпевший структурные изменения, отстал от оригинального фотона на несколько микрометров на одном метре дистанции.
«Я не удивлен тем, что данный эффект существует» — рассказывает Роберт Бойд (Robert Boyd), ученый-физик из университета Рочестера, — «Удивительно то, что этот эффект является настолько сильным и его никто не заметил до этого времени».
«Полученные нами результаты не затронут областей науки и техники, в которых используется постоянный свет от лазеров или других источников» — рассказывает Майлз Пэдджетт, — «Но вот физики, которые в своей работе используют сверхкороткие импульсы, будут вынуждены учитывать вероятность изменения скорости света в своих исследованиях».
- Тип поста: Новости науки
где скорость света выше в воздухе или стекле
Скорость света в вакууме — максимально возможное значение скорости. А в любой среде, имеющей показатель преломления более 1 — скорость света меньше. Значение показателя преломления и равно отношению этих скоростей — в вакууме и в среде.
Показатель преломления любого стекла больше, чем воздуха — соответственно, скорость света в стекле меньше.
Остальные ответы
Везде одинакова. НА то она и скорость света=)))))))
Без разницы
Разница есть. Вроде бы в воздухе.
воздух сильнее рассеивает=поэтому оптоволоконные кабели делают с применением стекловолокна.
Разница есть но она настолько мала что можно ей пренебречь
в воздухе больше! Коэффициент преломления- отношение скорости света в вакуумме и скорости света в данной среде.. . воздух среда где этот коэффициент ближе всего к еденице, так что в стекле скорость меньше.. . Смотри таблицу в комментах
Источник: еще почитай тут http://traditio.ru/wiki/Коэффициент_преломления
Евгений ТрусовЗнаток (439) 14 лет назад
вот таблица, если что
Воздух (при обычных условиях) 1,0002926
Вода 1,332986
Глицерин 1,4729
Бензол 1,500
Органическое стекло 1,51
Фианит (CZ) 2,15–2,18
Кремний 4,01
Алмаз 2,419
Кварц 1,544
Киноварь 3,02
Топаз 1,63
Лёд 1,31
Масло оливковое 1,46
Сахар 1,56
Спирт этиловый 1,36
Слюда 1,56–1,60
GerdanИскусственный Интеллект (140900) 14 лет назад
Прошу прощения — «показатель» преломления. Не коэффициент.
Евгений Трусов Знаток (439) Да, спасибо)
Скорость света зависит от диэлектрической проницаемости вещества и от магнитной проницаемости.
В вакууме она максимальна.
В газах чуть меньше.
В твёрдых телах ещё меньше.
В стекле скорость света примерно в 1,5 раза меньше, чем в воздухе.
У любого кабеля, оптического, коаксиального, витой пары или просто куска провода есть такой параметр как коэффициент укорочения — характеристика линии передачи или вибратора антенны, показывающая, во сколько раз фазовая скорость распространения волны в линии меньше чем скорость света в вакууме.
Эта разница может существенно влиять на точность замеров например линии ВОЛС с помощью рефлектометров . (не путать с коэффициентом укорочения волокна)
Так же не забываем что по ВОЛС пучок идет не строго по оси волокна а многократно отражаясь от его стенок в результате чего сигнал проходит расстояние большее чем длинная волокна.
Дисперсия: атомная теория
Скорость распространения световых лучей разной частоты в среде определяется свойствами вещества на атомном уровне.
Мы знаем, что скорость света в среде меньше скорости света в вакууме. Это свойство обычно находит отражение в так называемом коэффициенте или показателе преломления среды, который определяется соотношением:
где с — скорость распространения света в вакууме, а v — в среде.
Свет затормаживается в среде в результате постоянных взаимодействий с электронными оболочками атомов. Ситуацию здесь можно сравнить с дорожным движением: если скорость света в вакууме уподобить движению по идеально прямому и совершенно свободному загородному шоссе, на котором машина может всю дорогу ехать на максимальной скорости, то скорость света в среде можно представить себе как движение по большому городу — световой луч-машина раз за разом притормаживает на очередном перекрестке-атоме. В результате скорость света в веществе оказывается непременно ниже скорости света в вакууме. Коэффициент преломления, в частности, стекла составляет около 1,5; следовательно, в стекле свет распространяется примерно на треть медленнее, чем в вакууме.
О том, что не только разные материалы имеют разные коэффициенты преломления, но и в одном материале световые лучи разных цветов преломляются по-разному, известно достаточно давно. Это явление получило название дисперсии света. По закону Снеллиуса угол преломления луча после его попадания в прозрачную среду зависит от коэффициента преломления этой среды, соответственно дисперсия проявляет себя тем, что лучи разных цветов, обладая разными коэффициентами преломления в среде, преломляются под разными углами. В большинстве материалов, в частности в стекле, наблюдается нормальная дисперсия, при которой показатель преломления обратно пропорционален длине волны: чем короче волна, тем выше коэффициент преломления. (У некоторых веществ, однако, имеются диапазоны длин световых волн, в которых наблюдается аномальная дисперсия: короткие волны преломляются слабее длинных.)
Именно этот принцип лежит в основе действия призмы. При попадании обычного «белого» (а в действительности содержащего все цвета спектра) света, например, солнечных лучей на призму луч начинает расщепляться сразу после пересечения границы воздуха со стеклом, поскольку фиолетовые лучи преломляются сильнее всего, а красные — слабее всего. В результате после пересечения светом второй границы стекла с воздухом белый луч оказывается расщепленным на составляющие его цветные лучи. В результате мы наблюдаем на экране или стене знакомую картину радужного спектра.
Кстати, о радуге: она тоже возникает в результате дисперсии света на дождевых каплях. Попадая внутрь капли, солнечный луч преломляется, внутри капли происходит его дисперсия, затем разложенный на спектр луч отражается от задней полусферы капли, на обратном пути происходит его дальнейшая дисперсия, и, наконец, луч выходит обратно через переднюю поверхность капли, будучи разложенным на радужный спектр солнечного света. Именно поэтому мы и наблюдаем радугу лишь тогда, когда Солнце находится с одной стороны от нас, а дождь идет с другой стороны. Из-за дисперсии каждый цвет в отраженных лучах собирается под своим строго определенным углом, и это объясняет, почему радуга образует в небе дугу. Цвета в дождевой радуге разделены не очень четко, поскольку капли имеют разный диаметр, и на одних каплях дисперсия проявляется сильнее, на других — слабее. Воспринимаемая же нашим зрением радуга образуется совокупностью отраженных лучей от всех дождевых капель, пролетающих в момент наблюдения через зону отражения.
Более редкое явление двойной радуги наблюдается, когда внутри части дождевых капель световой луч отражается от внутренней поверхности дважды, а совсем редкая тройная радуга свидетельствует об эффекте тройного внутреннего отражения луча в части дождевых капель.
Принципиальные физические причины дисперсии удалось объяснить только в рамках современной атомной теории строения материи и взаимодействия света с веществом. Подобно лучам всех диапазонов спектра электромагнитного излучения, световые лучи представляют собой поперечные электромагнитные волны. Электрическое поле, возбуждаемое в такой волне, согласно уравнениям Максвелла воздействует на электроны атомов, возбуждая их. Возбуждаясь, электрон поглощает фотон определенной частоты, чтобы почти сразу же испустить в точности такой же фотон и вернуться в нормальное состояние на нижней незанятой орбитали своего атома. Таким образом, свет в среде распространяется посредством цепочки непрерывных поглощений и испусканий фотонов. Именно этим обусловлено замедление распространения света в среде.
Электроны в атомах — пленники своих ядер. Для понимания некоторых явлений субатомного мира полезно представить себе электроны прикрепленными к ядрам на жестких пружинах. Реакция электрона на воздействии электрического поля световой волны зависит от того, как частота волны соотносится с частотами собственных колебаний этой воображаемой пружины. Расчеты показывают, что чем короче длина световой волны, тем выше вероятность ее попадания в резонанс с собственными частотами возбуждения электронов и, соответственно, тем чаще электроны будут поглощать и вновь испускать фотоны соответствующей частоты, задерживая тем самым распространение света этой частоты. Доказано, что интенсивность испускания таких вторичных световых волн атомами пропорциональна длине волны в четвертой степени!
Следствием этого же эффекта взаимодействия света с атомами является и рассеяние света в среде. Свет, не вступавший во взаимодействие с атомами, доходит до нас напрямую. Поэтому, когда мы глядим не на источник света, а на рассеянный свет от этого источника, мы наблюдаем в нем преобладание коротких волн синей части спектра.
Вот почему небо выглядит синим, а Солнце желтоватым! Когда вы смотрите на небо в стороне от Солнца, вы видите там рассеянный солнечный свет, где преобладают короткие волны синей части спектра. Когда же вы смотрите непосредственно на Солнце, вы наблюдает спектр его излучения, из которого, путем рассеяния на атомах воздуха, удалена часть синих лучей, и изначально белый спектр Солнца смещается в желто-красную область при прохождении через атмосферу. (Только никогда не пытайтесь удостовериться в этом собственными глазами, глядя прямо на Солнце. Интенсивность прямых солнечных лучей настолько высока, что даже секундного взгляда на Солнце в зените достаточно, в лучшем случае, для временного ослепления, а в худшем — для хронических функциональных нарушений зрения.) На закате, когда солнечные лучи совершают значительно более длительное путешествие сквозь атмосферу, Солнце кажется нам и вовсе красным, поскольку в этом случае рассеиваются и исчезают из его спектра не только синие, но и зеленые, и желтые лучи.