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?

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.

Ostatnio opublikowane w Pytajniku ...

Czym się różni krokodyl od aligatora?

Czy krokodyl i aligator to synonimy? Czy łatwo je odróżnić od siebie? Jakie cechy charakteryzują te zwierzęta?

Krokodyle łzy - czy krokodyl płacze?

Czy krokodyle płaczą? Co to znaczy wylewać krokodyle łzy? Co to wszystko ma wspólnego ze szczerością?

Gdzie żyją krokodyle?

Czy krokodyle żyją tylko w Nilu i prowadzą tylko wodny tryb życia? Czy można spotkać krokodyla w Polsce?

Zobacz więcej...

Zobacz też

Prawo odbicia i załamania światła
Poniższa symulacja umożliwia prześledzić jak zachowuje się promień światła na granicy dwóch ośrodków optycznych. Jest to ilustracja prawa odbicia i załamania światła.

Optyka
Optyka 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.