Lichtsnelheid

Moderators: jkien, Michel Uphoff

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Berichten: 334

Re: Lichtsnelheid

De ruimte is inderdaad voornamelijk leeg. Maar als je over een lengte van een aantal miljoen lichtjaar in elke vierkante meter 3 a 4 waterstofatomen tegenkomt dan zijn er dat heel veel. Plus misschien nog andere gassen...
En met de snelheid van het licht kom je dan veel waterstofatomen tegen elke seconde.

Berichten: 1.127

Re: Lichtsnelheid

Die 3 of 4 atomen gelden voor de interstellaire ruimte. Dus tussen de sterren in een stelsel of sterrenhoop. Onze Melkweg heeft een diameter van ± 185.000 lichtjaar dus over die lengte kan het licht atomen tegenkomen. Maar het licht afkomstig van b.v. het Andromeda stelsel dat de intergalactische ruimte doorkruist komt veel minder tegen (iets van 1 of minder per kubieke meter). Maar zelfs dan nog: die 3 of 4 atomen zijn te weinig om van invloed te zijn op verdere berekeningen. Licht vertraagt als het door een medium moet maar die paar atomen kun je nauwelijks een medium noemen.

Berichten: 334

Re: Lichtsnelheid

Oke bedankt. Ik ben voldoende ingelicht

Berichten: 26

Re: Lichtsnelheid

Als licht door 'stof' gaat zal het ook gaan verstrooien. Dit betekent dat een voorwerp dus minder 'scherp' te zien is.
Wat ik niet weet is of dit bij het bestuderen van sterren ook het geval is.
Is de ene ster scherper te zien dan een andere ster?

Berichten: 1.127

Re: Lichtsnelheid

Rond jonge sterren is de stof (of gas) dichtheid hoger dan rond oudere sterren. Dat komt omdat een ster d.m.v. zijn stralingsdruk geleidelijk aan de omgeving 'schoon veegt'. Het stof verspreidt zich dus.

In gebieden met veel gas waar stervorming plaatst vindt zien wij de ster zwakker dan hij in werkelijkheid is. Daar wordt dan rekening mee gehouden bij het bepalen van de afstand. Of we die ster dan wat minder scherp zien hangt o.a. af van zijn helderheid en de stofdichtheid. Is de ster erg helder en de stofdichtheid niet bijzonder hoog dan is de ster gewoon scherp.

Maar sommige sterren staan of erg ver of zijn erg zwak van zichzelf en als er dan tussen ons en de ster een andere gas of stofwolk drijft dan kan het zijn dat de ster helemaal niet te zien is. Althans: niet in het zichtbare spectrum. Neem je dan een infrarood of UV opname dan zie je hem wel omdat hij een stuk meer warmte uitstraalt dan die wolk die in de weg zit.

En in hoeverre licht geabsorbeerd (c.q. verstrooid) wordt door gas of stof hangt van twee dingen af. De absorptiefrequentie van het gas of stof en de frequentie(s) die in het sterrenlicht het sterkst vertegenwoordigd is. Heb je een hete ster die voor een groot deel in het UV straalt en absorbeert het stof voornamelijk in het infra rood dan is er nauwelijks verzwakking van het sterrenlicht waarneembaar en is de ster ook scherp.

Feit is overigens dat onze eigen atmosfeer voor veel meer verstrooiing zorgt dan bij een lichtstraal die lichtjaren heeft afgelegd voordat hij de Aarde bereikte want gas en stofwolken in de ruimte zijn ±1014 maal zo ijl als onze atmosfeer.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.875

Re: Lichtsnelheid

De foton heeft dus altijd dezelfde snelheid maar hoe kan men weten hoeveel vertraging de foton heeft opgelopen als wij hier het licht ontvangen van even na de oerknal?
Dat is een goede vraag.

Inderdaad komt licht gedurende de lange reis door het universum de sporadische atomen van het intergalactisch medium tegen, en wordt dan geabsorbeerd en weer uitgezonden. Dat levert een kleine tijdsvertraging op. Maar niet ieder foton wordt evenveel vertraagd door dit fenomeen. Hoe korter de golflengte (hoe groter de energie) hoe minder de vertraging. Dit fenomeen heet dispersie. En aan het verschil in aankomsttijd van verschillende golflengten licht van hetzelfde fenomeen, kan zo de dichtheid van de intergalactische ruimte worden gemeten.

Dat is korteling gebeurd met een fast radio burst klik.
Straling van een object 8 miljard lichtjaar ver op 1200 MHz kwam 1 seconde later aan dan iets energetischer straling op 1500 MHz. Daaruit kon de dichtheid berekend worden, en werd de theorie ondersteund dat ongeveer 2,5% van de hele massa van het heelal zich in de sporadische atomen van genoemd medium bevinden. Zie verder het topic in de link voor meer informatie over deze metingen.

Berichten: 71

Re: Lichtsnelheid

MartoO schreef: ma 28 sep 2020, 14:13 ...
De temperatuur van lucht is wel degelijk van invloed op de lichtsnelheid in de lucht. Hiermee kun je fata-morgana's verklaren. Als de lucht in de atmosfeer een andere temperatuur krijgt, verandert de dichtheid van lucht en daarmee verandert dan ook de lichtsnelheid in lucht.
heb je daar een referentie voor. Het klinkt mij in de eerste plaats weinig aannemelijk. Ik zou die eerder verklaren met licht daar door gassen gaat met een verschillende brekingsindexen (maar dan kom je idd misschien bij de uitleg dat de brekingsindex en snelheid van het licht in de die gassen gerelateerd zijn: maar wat is gevolg van wat...).
Ik zou er wel eens over willen lezen.

Berichten: 1.127

Re: Lichtsnelheid

Het enige wat de snelheid van het licht beïnvloed is de brekingsindex. De temperatuur heeft er niks mee te maken. Anders zou licht in de winter een andere snelheid hebben als in de zomer (om maar wat te noemen).

Berichten: 26

Re: Lichtsnelheid

Er zijn 2 factoren die de lichtsnelheid beïnvloeden, de brekingsindex en de extinctiefactor. De extinctiefactor zorgt er bijvoorbeeld voor dat je niet door metalen en andere stoffen heen kunt kijken.

Als licht door een medium gaat, bijvoorbeeld lucht of glas, dan botst een foton tegen een atoom. Dit atoom, of eigenlijk een van de elektronen, neemt de energie op van het foton en verschuift daardoor naar een hogere baan. Het volgende moment valt het elektron weer naar (een lagere of) zijn oorspronkelijke baan terug onder uitzending van het oorspronkelijke foton. Het foton gaat dan weer verder tot het een volgend atoom treft, waar het eerder genoemde proces weer plaatsvindt.
De snelheid die het licht dan krijgt is vertaald naar de brekingsindex. Hiermee kun je bepalen hoe groot de lichtsnelheid door een medium is. De hoogste waarde (c) heeft de lichtsnelheid in vacuüm. Als een medium 'dichter' wordt verandert dus ook de brekingsindex.

Het is inderdaad zo dat de lichtsnelheid op aarde verschillend kan zijn en dus ook 's zomers of 's winters en dus ook in hogere en lagere luchtlagen. In tabellenboeken zoals binas (tabel18) wordt er meestal gewerkt met standaard omstandigheden (T= 273 K en P = atm.). In de praktijk merk je daar niets van; je ogen kunnen dit niet waarnemen.

Maxwell heeft afgeleid en berekend dat de lichtsnelheid afhangt van de elektrische permittiviteit en de magnetische permeabiliteit van het medium. En deze zijn per materiaal verschillend.

Binas: ISBN: 978-90-01-81749-7 (Of nieuwere versie)
Fysische optica, blz 40 door RJ Flink ISBN: 789023606727
vereniging FME: laserbewerkingen VM80
Elements of modern optical design; Donald O Shea, ISBN 047107768 (misschien is er ook een modernere isbn nummer)

Ik hoop je hiermee enige duidelijkheid te hebben gegeven.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.875

Re: Lichtsnelheid

Het enige wat de snelheid van het licht beïnvloed is de brekingsindex.
De brekingsindex is het resultaat van een deling van de verschillende lichtsnelheden in verschillende media, geen oorzaak. De oorzaak is hierboven al goed toegelicht.
De temperatuur heeft er niks mee te maken.
Een warmere atmosfeer is minder dicht, en daarin plant licht zich wat sneller voort dan in een koudere en daardoor wat dichtere atmosfeer. Er is dus een verschil in brekingsindex tussen warme en koude lucht; samen met eventuele verschil in luchtvochtigheid de oorzaak van fata morgana's enzo.
Anders zou licht in de winter een andere snelheid hebben als in de zomer (om maar wat te noemen).
En dat is dus zo. De verandering van de brekingsindex ∆n van lucht is proportioneel aan de drukverandering ∆p maal een constante k. Dus ∆n = k ∆p

Berichten: 1.127

Re: Lichtsnelheid

Klopt, ik was wat te snel (en te kort) met mijn reactie hierboven. (Zat eigenlijk naar een film te kijken)

Reageer