Czy można spowolnić fotony?
Fotony są składnikiem światła. Wiemy że poruszają się ze stałą prędkością światła, która jest uniwersalną stałą fizyczną. Czy istnieje możliwość spowolnienia fotonów?
© Yurok Aleksandrovich - stock.adobe.com
W próżni fotony zawsze poruszają się z prędkością światła. Prędkość ta to uniwersalna stała fizyczna. Foton nie posiada masy spoczynkowej i nie można go spowolnić. Można jednak zmienić jego energię oraz długość fali poprzez oddziaływanie grawitacyjne, co wynika z przewidywań ogólnej teorii względności Alberta Einsteina i co wykazali w 1959 roku Pound i Rebeka. Fotony przemieszczające się w kierunku źródła pola grawitacyjnego (na przykład w kierunku Ziemi) zyskują energię przez wzrost częstotliwości fali elektromagnetycznej z nim związanej, a fotony przemieszczające się w kierunku przeciwnym tę energię tracą. Prędkość fotonów jednak nie zmienia się.
Istnieje jednak sposób, by fotony poruszały się z mniejszą prędkością. Dzieje się tak w przypadku, gdy światło nie porusza się w próżni, a przechodzi przez materialne ośrodki (powietrze, wodę, szkło i inne substancje). W efekcie otrzymujemy zjawisko załamania światła. Co ciekawe, przy przejściu światła z jednego do innego ośrodka nie zmienia się częstotliwość fali. Zmienia się natomiast długość fali i jej prędkość. W ośrodkach materialnych fotony poruszają się z prędkościami mniejszymi od prędkości swiatła.
Jak bardzo światło spowalnia w ośrodkach materialnych?
Wszystko zależy od ośrodka, w które wpada światło. Jeżeli rozpatrzymy przypadek, gdy wprost z próżni, dla której współczynnik załamania światła wynosi 1 światło wpada w atmosferę w warunkach normalnych, to mamy do czynienia ze spowolnieniem do około 99,97% pierwotnej prędkości. W przypadku szkła kwarcowego ta prędkość sięga już wartości 68,5%, a w diamentach aż około 41,3% pierwotnej wartości. Są to więc jak widać znaczne zmiany prędkości.
© medianauka.pl, 2019-11-09, ART-3705
Ostatnio opublikowane w Pytajniku ...
Skoro wodór to jeden z najbardziej powszechnych pierwiastków w kosmosie, to dlaczego w naszej atmosferze występuje zaledwie w śladowej ilości?
Skoro Słońce jest żółte a kosmos czarny, to dlaczego niebo jest niebieskie za dnia? Czy to kwestia zanieczyszczenia powietrza?
Zatrucie grzybami może bardzo niebezpieczne dla zdrowia i życia. Jak postępować w takim przypadku? Jak udzielić choremu pomocy?
Zobacz też
Prawo odbicia i załamania światłaPoniższa symulacja umożliwia prześledzić jak zachowuje się promień światła na granicy dwóch ośrodków optycznych. Jest to ilustracja prawa odbicia i załamania światła.
OptykaOptyka to nauka o świetle i jego oddziaływaniu z materią, obejmująca swoim obszarem zainteresowań światło widzialne, nadfiolet, miękkie promienie rentgenowskie, podczerwień i fale radiowe do około milimetra długości.
