Springen naar inhoud

Lichtsnelheid nul?


  • Log in om te kunnen reageren

#1

thermo1945

    thermo1945


  • >1k berichten
  • 3112 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 01 oktober 2007 - 15:29

Kan één foton in de toestand van een staande golf verkeren?
Zo ja, is zijn snelheid en daarmee de lichtsnelheid dan nul?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 01 oktober 2007 - 17:38

Hoe zou een enkele foton in een staande golf moeten komen? Het antwoord is dus nee.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#3

Sybke

    Sybke


  • >250 berichten
  • 599 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 oktober 2007 - 19:12

Eén foton tussen twee spiegels die zich op een afstand ½λ van elkaar af bevinden?

#4

Klintersaas

    Klintersaas


  • >5k berichten
  • 8614 berichten
  • VIP

Geplaatst op 01 oktober 2007 - 19:17

Er zijn nog andere topics m.b.t. de stelling dat de lichtsnelheid nul zou zijn:

http://www.wetenscha...?showtopic=8269
http://www.wetenscha...?showtopic=9909
http://www.wetenscha...showtopic=20169

Geloof niet alles wat je leest.

Heb jij verstand van PHP? Word Technicus en help mee om Wetenschapsforum nog beter te maken!


#5

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 02 oktober 2007 - 00:05

Er moet een duidelijk onderscheid gemaakt worden (ik beschuldig niemand van verzuim aan dit feit). Er is lichtsnelheid zoals 'de snelheid van het licht'. Deze is variabel: ze is afhankelijk van het materiaal waarin het licht zich bevindt. Anderzijds is er de lichtsnelheid als 'de maximale snelheid waarmee informatie wordt verzonden'. Deze is een constante c. Dit onderscheid is van belang wanneer deze discussie vage associaties zou teweegbrengen met alternatieve theorieën.

Je kan licht opsluiten in een ruimte (of beter: je kan dat theoretisch met 100% reflecterende spiegels). Je kan dan oplossingen krijgen die analoog zijn aan staande golven. Dit kan gaan over 100 fotonen of over 1 foton (er is geen probleem met interferentie van een foton met zichzelf), eigenlijk is dat niet relevant (de fotonen zijn niet onderscheidbaar). Uiteraard zal dan 'het geheel niet wegbewegen' (een vage uitdrukking, die correspondeert met de intuïtie 'dus de snelheid is 0'). Anderzijds (net als bij een staande golf), is het geheel uit te drukken als een genormeerde superpositie van pakketjes die wel met de snelheid c bewegen.

#6

oscar2

    oscar2


  • >250 berichten
  • 271 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 11:55

Beste David,

Licht in een staande golf heeft geen snelheid? Aardige gedachte. De vraag is of we er wat aan hebben. Overigens is dit een heel ander onderwerp dan hetgene waar klinterklaas naar verwijst.

Een staande golf blijft op zijn plek. Dat klopt. Maar de golf is niet constant. De fase verandert wel continu. Anders zou het ook niet kunnen. De snelheid is dan ook niet nul in de zin van een onbeweeglijk object.

In werkelijkheid bestaat een staande golf natuurlijk uit een golf die continu heen en weer beweegt tussen de spiegels (op z'n minst is dit een alternatieve beschrijving). De vraag is of je het niet beter zo kunt zien en gewoon de lichtsnelheid behouden. Alleen de richting steeds omkeren.

In ieder geval heb je ook voor de beschrijving van een staande golf de electromagnetische eigenschappen van het medium (evt vacuum) nodig. Daar zit de lichtsnelheid in. Vul je daar nul in dan gaat het onherroepelijk mis. Dus, ook als je de snelheid van de staande golf zelf nul zou noemen heb je nog steeds te maken met de lichtsnelheid. En dan komt het vorige punt terug. Blijft het niet gewoon handiger een staande golf te zien als interferentie van een heen en weer bewegende lopende golf.

Even een voorbeeld. Dan hebben we het er maar meteen over dat een staande golf met één foton wel degelijk mogelijk is. Een analoge situatie is namelijk de electron in het waterstofatoom. Ook die wordt beschreven door een golffunctie. Ook dat is een staande golffunctie. In dat geval niet door twee spiegels, maar door de aantrekkende kracht van de kern. Een interfererende golffunctie met een deeltje kan dus wel degelijk. Met één foton ook. Ook de golffunctie van dit electron blijft op zijn plek. Maar, is het zinvol te zeggen dat de snelheid van het electron dan nul is? Lijkt me niet. Het lijkt me handiger het electron te blijven zien als een deeltje dat in een baan om de kern beweegt met een snelheid. Ook al levert dat bij nadere beschouwing ook wel weer problemen op.

Andere staande golven. Een staande microgolf (in een magnetron?) is wat beter voor te stellen. Die heeft duidelijke knopen en buiken. Anders een staande golf in een springtouw? Is het handig dit te beschrijven als een object met snelheid nul? Dat laatste misschien wel, al heeft ook een springtouw een ingebakken golfsnelheid (afhankelijk van b.v. dikte en dichtheid van het touw en de spanning).

En de uitslag? Weet nog niet. Groet. Oscar

#7

Sybke

    Sybke


  • >250 berichten
  • 599 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 17:06

Kan iemand dan uitleggen hoe je de richting van het foton op een bepaal tijdstip zou kunnen bepalen als je uitgaat van één foton dat zich tussen twee spiegels bevindt die zich op een afstand ½λ van elkaar bevinden? Volgens mij is dit onmogelijk.

#8

qrnlk

    qrnlk


  • >5k berichten
  • 5079 berichten
  • Lorentziaan

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 17:17

Kan iemand dan uitleggen hoe je de richting van het foton op een bepaal tijdstip zou kunnen bepalen als je uitgaat van één foton dat zich tussen twee spiegels bevindt die zich op een afstand ½λ van elkaar bevinden? Volgens mij is dit onmogelijk.

Past dat? Kun je een foton met golflengte λ plaatsen in een ruimte kleiner dan λ?


Verborgen inhoud
Waarom werkt λ niet consistent?
Any sufficiently analyzed magic is indistinguishable from science.
Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.

There is no theory of protecting content other than keeping secrets – Steve Jobs

#9

Sybke

    Sybke


  • >250 berichten
  • 599 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 17:20

Waarom zou dat niet kunnen? Omdat er altijd een geheel aantal λ in moet passen? Als dat zo is kan er nóóit een staande golf zijn, of wel?

#10

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 17:31

In werkelijkheid bestaat een staande golf natuurlijk uit een golf die continu heen en weer beweegt tussen de spiegels (op z'n minst is dit een alternatieve beschrijving). De vraag is of je het niet beter zo kunt zien en gewoon de lichtsnelheid behouden. Alleen de richting steeds omkeren.

OK, dit is ook wat ik bedoel wanneer ik schrijf over een superpositie van pakketjes die wel met de snelheid c bewegen (alleen is wat ik schreef nog iets algemener: 1 foton is tegelijkertijd naar links en naar rechts aan het bewegen). Ik probeerde enkel te duiden dat wat thermo schrijft wel een benoeming van de fysica kan vormen (maar niet tot contradicties leidt), net zoals wat jij schrijft (het jouwe is iets preciezer). Hoe dan ook, er is geen inconsistentie en ik hoop dat dit niet hoeft uit te draaien op een discussie over termen.

Kan iemand dan uitleggen hoe je de richting van het foton op een bepaal tijdstip zou kunnen bepalen als je uitgaat van één foton dat zich tussen twee spiegels bevindt die zich op een afstand ½Î» van elkaar bevinden? Volgens mij is dit onmogelijk.

Ik denk dat dit onmogelijk is, ook zonder spiegels. Welbepaalde frequentie is welbepaalde impuls is volledige delocalisatie. Hoe zou je snelheid dan precies definiëren? Volgens mij kan je de snelheid meten van golfpaketten, die dus zijn samengesteld uit verschillende fotonen met verschillende frequenties.

edit: eigenlijk zouden we moeten opzoeken wat volgens QED de grondtoestand is van dit systeem.

#11

Klintersaas

    Klintersaas


  • >5k berichten
  • 8614 berichten
  • VIP

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 18:42

Verborgen inhoud
Waarom werkt λ niet consistent?

Waarschijnlijk omdat de code voor de kleine letter lambda & #955; (zonder die spatie tussen de ampersand en de rest van de code) is en niet &lambda.

Geloof niet alles wat je leest.

Heb jij verstand van PHP? Word Technicus en help mee om Wetenschapsforum nog beter te maken!


#12

oscar2

    oscar2


  • >250 berichten
  • 271 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 21:22

Nou? Onmogelijk? Een coating op een glasplaat kan werken als een spiegel (in ieder geval gedeeltelijk) en kan nog veel dunner zijn dan een halve golflengte.

En nu ik me dit opschrijf herinner ik me dat 1/4- wave plates worden gebruikt voor polarisatie (http://en.wikipedia....wiki/Wave_plate). Maar goed. Dat is ook geen spiegel.

De vraag of je de richting (dwz het impulsmoment?) van het foton nog bepalen kan? Dan krijg je in ieder geval met de Heisenbergrelatie te maken denk ik.

Mischien toch maar weer vergelijken met een electron rond een waterstof-atoom. Volgens mij is zowel de waarde van x als p dan niet exact bepaald (het gemiddelde wel natuurlijk. dat is nul). Het impulsmoment is wel bepaald want dat is een eigenwaarde. Daar staat dan weer tegenover dat de hoek helemaal onbepaald is.

#13

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 21:48

Mischien toch maar weer vergelijken met een electron rond een waterstof-atoom. Volgens mij is zowel de waarde van x als p dan niet exact bepaald (het gemiddelde wel natuurlijk. dat is nul). Het impulsmoment is wel bepaald want dat is een eigenwaarde. Daar staat dan weer tegenover dat de hoek helemaal onbepaald is.

Dit is (vrees ik) niet correct. In QM kan je 'kiezen' hoe precies je meet (en dat bepaalt hoe precies je de variabelen die niet commuteren met de operator horende bij de gemeten variabele). Je kan perfect een toestand hebben waarin de hoek bepaald is. Dat is dan een opmenging van vele energie-eigentoestanden, en dus niet de energetisch meest voordelige toestand, dus fysisch is dat niet zo relevant (maar daar gaat het hier niet over).

De reden dat het impulsmoment een label vormt van de fysisch relevante energie-eigentoestanden is dat deze operator commuteert met de hamiltoniaan (of nog: omdat de hamiltoniaan invariant is onder rotaties). Elke operator heeft eigenwaarden, alleen corresponderen voor operatoren waarvoor de operator commuteert met de hamiltoniaan de eigenvectoren van de hamiltoniaan ook met eigenvectoren van de betreffende operator. Bedenk trouwens dat enkel LaTeX en (bvb) LaTeX simultaan gemeten kan worden (dus dan niet ook nog eens LaTeX ), dus dat 'de' hoek gespecifieerd moet worden naar 'het azimut van de as waarlangs de orbitaal goedgedefinieerde componenten van het impulsmoment heeft'.

In welke zin denk je dat dit systeem tot een antwoord van de vraag kan leiden?

#14

oscar2

    oscar2


  • >250 berichten
  • 271 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 oktober 2007 - 22:57

Ja OK. Dat was allemaal niet netjes geformuleerd. Je kunt inderdaad altijd de snelheid van een deeltje meten. Dan is de positie onbepaald. Ik vermoed wel dat je daar heel grof geweld voor nodig hebt (een hoogenergetische protonenbundel of zoiets). Maar (zoals je zegt) dat doet er niet toe. En inderdaad is het impulsmoment (en dan nog alleen de grootte) bepaald in een eigentoestand.

Wat betreft het nut. Ik probeer me alleen een beeld te vormen hoe je de beweging van een deeltje meet in een klein systeem. Voor een foton tussen twee spiegels op een halve golflengte kan ik me dat wat moeilijk voorstellen. Maar, als het met een electron in een atoom kan zal het op een vergelijkbare manier met het foton ook kunnen. Zoals we inmiddels gezien hebben kun je inderdaad (in ieder geval in principe) de positie van een electron in een atoom bepalen. Dan zul je ook wel de positie van een foton tussen twee heel dicht bij elkaar staande spiegels kunnen waarnemen.

Maar, misschien was de bedoeling van de vraag wel of zo'n foton wel kan bestaan. Als het echt gaat om twee 100% reflecterende spiegels dan wordt het systeem (lijkt mij) een vierkante put met oneindig hoge muren. Die heeft natuurlijk wel gequantiseerde toestanden. En een foton met een golflengte die twee keer zo groot is als de put kan dan niet inderdaad niet bestaan. Als de de spiegels niet 100% reflecteren kan het allemaal wel. Dan krijg je een soort tunneling van een lopende golf. Is dit overigens niet gewoon wat je ziet in de cavity van een laser. Die heeft ook een discreet aantal modes.

#15

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 oktober 2007 - 11:31

Een staande golf is net zoals bij een gitaar, een snaar aan twee kanten vast gehouden kan maar enkele golf bewegingen aannemen, een golf met golflengte de helft van de snaar lengte en dat modulo 2. De fase verandert niet van zo'n golf.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures