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 ...
Jaki jest najmniejszy ptak na świecie? Jaki polski ptak jest najmniejszy?
Jaki ptak jest największy na świecie, a jaki w Polsce? Jakie gatunki są najcięższe, które mają największą rozpiętość skrzydeł i które są najwyższe?
Czym jest suchy lód? Czy to specjalny rodzaj zamrożonej wody? Czym się różni od zwykłego lodu? Czy jest bezpieczny? Do czego się go wykorzystuje?
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.
