שאלה באופטיקה

[חייםאבג]

שאלה באופטיקה

שאלתי היא באופטיקה דוקא, אם יורשה לי. אני לא סטונדט, אם זה חשוב. אני כבר הרבה זמן מנסה "לחקור" ולחפש תשובה אבל אני לא מוצא....

אם אני עומד מול מראה שהיא ניצבת אליי , בבואתי תוחזר אליי ואראה את עצמי ברור, כמו כל בוקר וכולי.

שאלתי: נניח שהמראה הזו היא ארוכה כרכבת "ארוכה מאד" והיא נעה "מהר מאד". מה יקרה לבבואה שלי? מה אראה?
אפשר לצמצם את השאלה גם לפוטון בודד - האם הוא יוחזר אליי בהתאם לזווית שבה הוא פגע (90 מע)?

על סמך איזה ניסוי התשובה שלך?

תודה רבה מאד לעונים המלומדים

 

[Schrodingers Dog]

יכולים לקרות הרבה דברים

שאלה מעניינת. אני אזכיר 2 תופעות שיכולות לקרות. קודם כל המראה בנויה מחומר מוליך שמוחזק ע״י זכוכית (לזכוכית חלק זניח בתופעת ההחזרה עצמה). גלי אור מעוררים אלקטורנים במוליך שבתורם פולטים קרינה אלקטרומגנטית בחזרה.

נניח המראה נוסעת מולך משמאלך לימינך במהירות גדולה מאד. אפילו יחסותית שזה אומר ממש קרוב למהירות האור. אתה תראה את עצמך במראה, מולך, אבל לא בצורה רגילה פנים מול פנים אלא תראה את הפנים שלך אבל טיפה מהצד השמאלי שלהם. הסיבה לכך היא שאחרי שהאור הגיע אל המראה ואל האלקטרונים, הם זזים בזמן הזה ימינה ושהם פולטים את האור בחזרה הם כבר מעט זזו. התוצאה הכוללת היא האפקט המעניין הזה. הוא יתגבר ככל שתתקרב למראה. זה שקול ללעמוד מול מראה שהסיטו אותה קצת נגד כיוון השעון.

אפקט נוסף ומעניין הוא היסט דופלר יחסותי. מסתבר שכאשר אתה מתקרב או מתרחק למקור שפולט גלים, התדירות שאתה מודד תלויה בהאם אתה מקרב או מתרחק ובאיזה מהירות. זה נכון לגבי גלי קול כמו שאולי נתקלת ומסתבר שזה נכון גם לגלי אור. במקרה הזה אלקטרונים במראה שפולטים את האור חלקם מתרחקים ממך וחלקם מתקרבים אליך. החלק שמתקרב אליך הוא כל החצי השמאלי של המראה - שם אתה תראה תדירות גדולה ממה שהיא באמת והצבעים יראו יותר כחולים. בחלק הימני של המראה יש אלקטרונים שמתרחקים ממך והתדירות נמוכה ממה שהיא באמת ותראה צבעים יותר אדומים. מה שבאמת יקרה זה מעבר רציף בין עיוות הצבעים מצד שמאל לצד ימין. במילים אחרות לתמונה המשתקפת מהמראה יהיו צבעים שונים כאשר מהחלק השמאלי הצבעים יהיו יותר כחולים עד החלק הימני שם הצבעים יהיו יותר אדומים והשינוי הזה יהיה רציף.

אפקט נוסף שאני מבין פחות הוא זה שמופיע במאמר הבא
http://www.nature.com/news/2011/110603/full/news.2011.346.html

גם זאת תופעה מאד מעניינת. יש שדות קוונטים ברקע בהם כל הזמן נוצרים חלקיקים וירטואליים ונהרסים מיד. במאמר הם מתארים אפקט שבו מראה יכולה למנוע מחלקיקים כאלה להיהרס וכך להפוך אותם לאמיתיים. התדירות שלהם תהיה קשורה למהירות שבה המראה נעה. התוצאה היא כאילו המראה מייצרת אור או קרינה.

אז שאלה טובה כי קורים המון דברים מעניינים מאד!

 

[חייםאבג]

תודה וכמוכן יש לי עוד שאלות

תודה כלב (חחחח)

תודה על השתובה המלומדה.


1- כשאתה אומר שהם "יזוזו מעט הצידה" - האם מישהו יכול לשער/למדוד כמה זמן שיהוי יש בין הבליעה לפליטה?
2- אני לא יודע אם אני מסבך או מפשט.... אבל נניח שיש ברשותי אמצעי שיורה פוטון בודד (יש כזה דבר...?) , ואני אכן יורה אותו בהתאם לניסוי שקבעתי - האם הוא יחזור לתותח....?
3- לא הבנתי את זה :"חלקם מתרחקים ממך וחלקם מתקרבים אליך.". תוכל להסביר...?

תודה.

 

[Schrodingers Dog]

תשובות

שמי דניאל. עוד שאלות מצויינות.
&nbsp
1) התייעצתי עם אנשים מהתחום וכנראה זה אפקט קטן משחשבתי. מדובר על זמן שיהוי של (15-)^10 שניות שאומר תזוזה של (7-)^10 מטר, כנראה זניח.
&nbsp
2) מסתבר שזה מסבך. התחום הזה נקרא אופטיקה קוונטית וגם פוטוניקה. תחומים מרתקים עם המון אפליקציות לחיי היומיום, אך לצערי לא התחום שלי. באופן כללי יש הסתברות שהפוטון יחזור ויש גם הסתברות שהוא לא יחזור.
&nbsp
3) התכוונתי שאם המראה נעה משמאל לימין אז בכל רגע נתון כל החצי השמאלי של המראה יש שם אלקטרונים שמתקרבים אליך בזמן שהם פולטים את הקרינה וכל החצי הימני של המראה יש שם אלקטרונים שמתרחקים ממך בזמן שהם פולטים קרינה.

 

[חייםאבג]

תודה. חידוד ל-2

היי דניאל

הכוונה הייתה שאם הוא כן יחזור, האם הוא יחזור למתקן, כלומר, יחזור ב-90 מעלות ללא תלות במהירות המראה?
בכלל, כשאתה אומר שיש הסזתברות של כן או לא, למה הכוונה? שאולי הוא בכלל לא ייפלט/יחזור - או - שהוא יכול לחזור בזוויות לא צפויות?

שוב מודה לך.

 

[Schrodingers Dog]

אי אפשר לדעת

פוטון בודד - להבדיל מקרן אור שעשוייה מהרבה פוטונים - אי אפשר לחזות את המסלול שלו מראש אלא רק בהסתברות. יש הסתברות שהוא יחזור בחזרה ויש הסתברויות שהוא יגיע לכל שאר המקומות במרחב.
&nbsp
רק שיש הרבה מאד פוטונים מתקבלת ההתנהגות של אופטיקה קלאסית של אור שנע בקווים ישרים. מכיוון שאנחנו מדברים על אור ולא על פוטונים, האור יפגע במראה ויחזור בחזרה. על מה שקורה בגלל שהמראה זזה כבר כתבתי בהתחלה.

 

[חייםאבג]

תודה!

 

[חייםאבג]

ברשותך, עוד קצת....

אוקיי. הבנתי שהיה שינוי כרומטי. הבנתי שאני לא יכול לשאול על פוטון בודד. אבל לא קיבלתי - או שקיבלתי ולא הבנתי - תשובה על זווית ההחזרה.

אז,
נגיד שאני משגר אלומת אור מאד-מאד-מאד דקה בניצב למראה. אם האולמה ניצבת למראה היא תוחזר בול למקור האור. ואם המראה תזוז האור ישנה כרומטית אבל האם האלומה תסטה מה-90 מעלות? אני יכול להתחכם ולהגיד שאני מקרין את האלומה דרך חריר קטנטן בקיר אטום שמאחוריו המראה. כשהמראה תנוע, האם האור יחזור לחריר או שהוא יסטה ויספג בקיר הפנימי?


תודה תו'ה תודה