Warum brechen sich "Lichtstrahlen"?

[nobody]

Habt ihr vielleicht eine Ahnung warum sich "Lichtstrahlen" in verschiedenen Medien brechen?
Und wie schliesst man auf die "optisch Dichte"?:confused:

Dankeschön an alle Beitragspostler!:)

[Adam]

Abend..
In verschiedenen Medien bricht Licht unterschiedlich stark, da sich die Durchtritsgeschwindigkeit des Lichtes verringert. Je größer die Dichte desto stärker wird das Licht "gebremst" desto stärker ist der Effekt der Lichtbrechung.

BIS DENNE...

[nobody]

Nun soweit war ich auch schon, aber warum verlangsamt es sich?
Und ist die normale Dichte auch die optische Dichte?

[Adam]

Allso genauer...

Nach dem Teilchen- Welle Dualismus kann man Licht sowohl als Welle wie auch als Teilchen interpretieren. In diesm Fall betrachtet man Licht als einen Strahl von Korpusklen. Die Quanten des Lichtes, die Photonen, treten in Wechselwirkung (stoßen zusammen) mit den Atomen des durchzutretenden Mediums. Je größer die Dichte des Mediums desto häufiger finden die o.g. Zusammenstöße statt desto langsamer wird das Licht.
Die Dichte eines Stoffes gibt man an als, Dichte = m/V. Die optische Dichte wird durch den Brechungsindex beschrieben, denke ich.
Der lautet n = c|/c , wobei c| die Lichtgeschwindikeit im Vakuum ist und c die Geschwidigkeit des Lichtes im Medium.


Cu ...

[nobody]

Also OK. Doch wenn doch das Medium die Photonen/Wellen abbremst, müsste das doch im gesamten Medium geschehen und nicht nur an der Grenzschicht.
Wenn das stimmt müsste man also die Fortbewegung des Lichts sehen können wenn man es genügend verlangsamt hat( oder so)also durch ein ausreichend langes Medium geschickt hat.
Schreib zurück!! ;)

[Godwael]

Für ein Bose-Einstein-Kondensat aus Erdalkaliionen ist die Lichtgeschwindigkeit kürzlich mit 3 km/h bestimmt worden. Da kannst du ja mal den Brechungsindex ausrechnen. :D

[nobody]

Hallo!
Was ich mich an die letzte klasse erinnere, bricht sich das licht auf Grund einer Art Wegoptimierung. so wie ein Rettungschwimmer einen Teil am Strand läuft, und den Rest im Wasser schwimmt, und nicht die direkte Linie nimmt.

ciao moritz

[Adam]

Tag...

Das Licht wird auf dem gesamten Weg durch ein Medium gebremst und Du hast recht theoretisch sollte es sogar möglich sein das Licht fast zum völligen Stillstand zu bringen.
Ein Beitrag von oben erwähnt ein Bose-Einstein-Kondensat...ich denke es handelt sich hier um einen Supraleiter; den nur in solchen verhalten sich Elektronen wie Bosonen und werden durch die Bose-Einstein-Statistik beschrieben. Aber eins steht fest Licht abbremsen ist machbar bis zu einer gewissen Grenze, bis zum völligen Stillstand wir man es nicht schaffen, das schließt die Heisenberg`sche Unschärferelation aus.


Cu..

[nobody]

Zwei weitere Fragen:

Das Licht wird ja bei der ausgangsgrenze eines Mediums genau entgegengesetzt gebrochen(Planparallele Platte). Das bedeutet ja, dass das Licht seine Geschwindigkeit erhöht. Wo bekommt es die 1.Energie für die Beschleunigung her?

2. nimmt ein medium Energie auf, wenn es Licht bricht/verlangsamt?

:jump_twins:

[Godwael]

Da die Lichtgeschwindigkeit eine stoffspezifische Konstante ist, braucht das Licht nicht beschleunigt zu werden, und es gibt beim "gebrochen werden" keine Energie ab und nimmt auch keine auf.

Wenn Licht Energie abgibt oder aufnimmt, ändert sich was..? :rolleyes: :cool:

[FK]

Kein Wunder, dass das Licht bricht, wenn es gegen irgendwelche Teilchen prallt und dabei durchgeschüttelt wird....

:-)


...Die Brechzahl des Mediums hängt wohl nicht nur von seiner Dichte, sondern auch (oder eher?) von seiner Polarisierbarkeit ab.



Gruß,
Franz

[Adam]

Abend...

Die Lichtgeschwindikeit ist eine universelle Naturkonstante.
Auch in einem Medium hat das Licht somit die gleiche Geschwindigkeit wie im Vakuum. Es braucht nur länger um das Medium zu passieren. Ein idealisiertes Gedankenexperimet hilft: Wenn wir uns auf ein Photon setzen..gg, das duch ein Medium sich bewegt stößt es mit dem Atomkernen des Mediums zusammen, dabei wir es zwar in seiner Richtung abgelenkt, die Geschwindigkeit bleibt aber gleich. Das Photon muß also einen längeren Weg durch das Medium zurücklegen.
Dem Äußeren Betrachter erscheint die Wegverlängerung als ein Bremsvorgang des Lichtes; dies scheint aber nur eine Täuschung zu sein.
Man kann natürlich fragen, wie ist das möglich, wenn in unserer makroskopischen Welt zwei Autos aufeinander prallen bleiben sie stehn, oder werden verlangsamt.
Im Mikrokosmos gelten andere Gesetzte, wobei dem Licht hier eine Sonderstellung zu zuschreiben ist. Hm...Licht zählt glaube ich sogar, als Teilchen, zu der Gruppe der Bosonen (Spin = 0).
Und Bosonen gehen in keine Wechselwirkung mit Fermionen ein (Elementarteilchen der Materie); damit würde das Photon nur von den Atomen der Mediums abgelenkt werden ohne in Wechselwirkungen einzugehen. Ob das stimmt bin ich mir aber nicht sicher.
- dieser Effekt spielt übrigens eine wichtige Rolle bei den Supraleitern; jetzt nicht in Bezug auf die Photonen sondern Elektronen, diese verhalten sich nämlich in der Nähe des Absoluten Nullpunktes wie Bosonen -> keine Wechselwikung mit Materie -> Leitfähigkeit ohne Widerstand -

Cu ..Adam

[mp67]

Aehm, etwas irrefuehrend, findest Du nicht? Ueblicherweise wird die Brechung im Wellenbild beschrieben, hoechst zweifelhafte Modellvorstellungen wie die von Dir hier vorgeschlagenen sind dabei nicht erforderlich und verzerren somit das Bild auch nicht bis zur Unkenntlichkeit. Insbesondere deshalb, weil sie keine weitergehenden Schlussfolgerungen gestatten und zur Erklaerung des Beobachtbaren mit immer neuen Zusatzannahmen ausgestattet werden muessen. Aber dagegen gibts ja was: Ockhams razor. Und Physikbuecher...

Desweiteren hat das Photon einen Spin von h/2π (es ist also tatsaechlich ein Boson), Licht wechselwirkt mit den Elektronen des Mediums (was Deine Bosonen-Fermionen-Wechselwirkungshypothese widerlegt, denke einfach an den aeusseren Photoeffekt) und nicht mit den Kernen (ausser beim Kernphotoeffekt) und so weiter und so fort.

Micha.

[FK]

@Adam

Das Beispiel mit den Autos hinkt sehr, da hierbei kein elastischer Stoß statt findet. Wäre es anders, gäbe es keinen Schrott, sondern lustig durch die Gegend hüpfende Fahrzeuge......wie übergroße Flummies.

Gruß,
Franz

[nobody]

Hmmm....?
Ich glaube ich versteh euch nicht mehr!:confused:

[Adam]

Tag auch...

Die Brechnung wird im Wellenbild durchgeführt? Wie soll denn Licht, als Welle mit einem Elektron in Wechselwirkunmg treten? Oder besser gesagt wie soll Licht als Welle interpretiert mit Elektronen des durchzutertenden Mediums in Wechselwirkung treten. Kann ich mir nur schwer vorstellen. Insofern ist die Vorstellung des Lichtes als Korpuskel -was doch von Einstein selbst eingeführt wurde, um eben den Photoeffekt zu erkären, weil sich eben dieser mit der Wellenform des Lichtes nicht deuten lässt- und damit der Zusammenstoß von Photonen und Elektronen, als Erklärung für die längere Wegstrecke des Lichtes durch ein Medium, gar nicht so verkehrt, denke ich.
Was die Wechselwirkung von Fermionen und Bosonen angeht hast Du recht. Es findet wohl eine Wechselwirkung statt, welcher Art diese ist - gleich der einer Fermion/Fermion W.W oder nicht - ich werde mich mal schlau darüber machen :)


Cu Adam--

[FK]

@Adam

Warum sollte eine elektromagnetische Welle NICHT mit elektrischen/magnetischen Feldern in Wechselwirkung treten?

Gruß,
Franz

[Godwael]

In der Quantenmechanik wird die Brechung des Lichts nicht durch die Wechselwirkung des Lichts mit dem Material verursacht, sondern durch eine Art "Wegoptimierung". :)
Die Amplitude der Wellenfunktion ist beim schnellsten Weg durch konstruktive Interferenz erhöht, während außerhalb des idealen Weges destruktive Interferenz auftritt.
Die korpuskulare Sichtweise des Lichts führt nur zu Fehlschlüssen.
:cool:

[mp67]

Originalnachricht erstellt von Adam
Tag auch...

1Die Brechnung wird im Wellenbild durchgeführt?

2Wie soll denn Licht, als Welle mit einem Elektron in Wechselwirkunmg treten? Oder besser gesagt wie soll Licht als Welle interpretiert mit Elektronen des durchzutertenden Mediums in Wechselwirkung treten. Kann ich mir nur schwer vorstellen.
3Insofern ist die Vorstellung des Lichtes als Korpuskel -was doch von Einstein selbst eingeführt wurde, um eben den Photoeffekt zu erkären, weil sich eben dieser mit der Wellenform des Lichtes nicht deuten lässt- und damit der Zusammenstoß von Photonen und Elektronen, als Erklärung für die längere Wegstrecke des Lichtes durch ein Medium, gar nicht so verkehrt, denke ich.[...]
Cu Adam--

1-Nicht durchgefuehrt, sondern beschrieben.
2-Eine Welle ist ein zeit- und ortsabhaengiges, periodisch veraenderliches Feld. EM-Felder sind durch Kraftwirkung auf Ladungen nachweisbar. Sieh unter Lorentz-Kraft nach.
3-Dieser Streit ist im 17.Jh. von Newton (Licht als Teilchen) und Huygens (Welle) begonnen worden und im 20.Jh., na, sagen wir, beigelegt worden (Dualismus). Es ist richtig, dass das Wellenbild die experimentellen Ergebnisse beim Photoeffekt nicht richtig beschreibt (u.a. die Abhaengigkeit des Photostromes von der Lichtintensitaet), andrerseits wird der so typische und wichtige Effekt der Beugung des Lichts nicht durch das Teilchenbild beschrieben. Eine historische Ironie in Zusammenhang damit ist die Vergabe der Nobelpreise 1906 und 1937: Vater Thomson bekam den NP fuer seinen exp. Beweis, dass das Elektron ein Teilchen ist, 31 Jahre spaeter erhielt ihn sein Sohn fuer den Nachweis, dass das Elektron eine Welle ist. (Das ist jetzt etwas flapsig formuliert, stimmt aber im Prinzip.)

Micha.

[Godwael]

Eine historische Ironie in Zusammenhang damit ist die Vergabe der Nobelpreise 1906 und 1937: Vater Thomson bekam den NP fuer seinen exp. Beweis, dass das Elektron ein Teilchen ist, 31 Jahre spaeter erhielt ihn sein Sohn fuer den Nachweis, dass das Elektron eine Welle ist.

Genaugenaugenau! Nach den beiden hab ich seit Wochen gesucht.
:D :D :D

[FK]

@Godwael

....und ich dachte immer, Interferenz wäre auch so'ne Art Wechselwirkung.... ;-)

Gruß,
Franz, der Nicht-Physiker

[nobody]

Also wenn ihr mich mit eurem "Bosnien" gefasel beeindrucken wollt, dann muss ich auf ne andere Seite wo mir jemand Sachen erklären kann ,ohne dass ich Diplom-Physiker sein muss.

:D

Gibt es langsamere Photonen, die nicht mit Lichtgeschwindigkeit herumflitzen??

[FK]

@Zed

Ham wir hier ein Geographieforum??

[Godwael]

....und ich dachte immer, Interferenz wäre auch so'ne Art Wechselwirkung.... ;-)

Ich versuche nur das Bild "Photon fliegt zickzack zwischen Elektronen hin und her" aus den Köpfen zu entfernen.
:D

Gibt es langsamere Photonen, die nicht mit Lichtgeschwindigkeit herumflitzen??

Gibts natürlich nicht. Aber es gibt Medien, in denen sich Licht langsamer bewegt als im Vakuum.

Stells dir so vor: Ein Rettungsschwimmer, der irgendwo Strandaufwärts einen Ertrinkenden sieht, wird sich ja auch nicht in gerader Linie zu dem armen Wurm hinbewegen (er wird erst sein Bier austrinken:)), sondern erst am Strand möglichst weit hinrennen, bevor er sich ins Wasser stürzt (Weil die kürzeste Verbindung von A nach B hier eben nicht die Gerade ist). Genauso macht es das Licht. Bzw das Licht kann ja nicht vorher planen, welches der kürzeste Weg ist.
Deshalb nimmt unser quantenmechanischer Rettungsschwimmer alle möglichen Wege gleichzeitig (liegt aber nicht am Bier :D). Entsprechend ist er auch immer rechtzeitig da.
Einleuchtend?


@Zed:
Phantasie ist wichtiger als Wissen; denn Wissen ist begrenzt.
Wissen kann auch ganz nützlich sein, besonders, wenn du ganz intensiv der Meinung bist, du brauchst nur von einem Hochhaus zu springen, um zu fliegen. In solchen fällen kann es ganz nützlich sein, schon mal was von Gravitation gehört zu haben. :D :D :D

[nobody]

Gravitation gibts doch gar nicht!!
Es gibt nur schnelle und langsame Zeitabläufe.

[Adam]

Keine Gravitation? Gravitation ist eine geometrische Eigenschaft der Raum-Zeit. Eine Raum-Zeit Krümmung. Auf dem Punkt gebracht ohne lange Umschweife(denn über die Thematik könnte man sich tagelang auslassen): Die Masse beherrscht die Raum-Zeit indem sie ihr sagt wie sie sich krümmen soll, die Raum-Zeit beherrscht die Masse indem sie ihr sagt wie sich bewegen soll.
Ist zwar etwas anthropomorph ausgedrückt, aber den Sinn trifft es ganz genau. ;)
Lange, kurze Zeitabläufe; meinst Du damit die Zeitdilatation?

Cu
Adam

[Godwael]

Man kann natürlich argumentieren, daß die Gravitation nur die Manifestation eines tieferliegenden Prinzips ist.
Für alle etwas weniger abstrakten Anwendungen ist die Gravitation eine der Grundkräfte und ziemlich real.

Die Gravitation ist auch insofern sehr bemerkenswert, daß du sie praktisch immer wahrnimmst, nur nicht, wenns wirklich interessant wird.
:p

[Adam]

:jump_biggrin:

Einstein sagte mal...das die Gravitation nur die natürliche Bewegung, die des "Freien Falls", behindert...:D

Cu

[nobody]

Gravitation nennen wir doch das streben, in die "langsamste Zeit" zu gelangen, oder??

(Ich glaub ich sollte mal ein neues Thema beginnen, oder hat das etwa mit der Lichtbrechung zu tun?.)

[Godwael]

Wie, "langsamste Zeit"? Wo hast du das denn her? Vergiß das besser ganz schnell wieder!
Gravitation ist entweder eine geometrische Eigenschaft des Raums (allgemeine Relativität) oder eine durch Austauschteilchen vermittelte Wechselwirkung zwischen Teilchen mit Masse.(Teilchenphysik), je nachdem, was man gerade beschreibt.

[nobody]

Bei großer Masse vergeht Zeit doch langsamer und Gravitation ist dann das bestreben zur langsamsten Zeit zu kommen also so nah wie möglich zur grösten Masse!!
Oder??:confused:

[Adam]

@Zed

Besser ausgedrückt: In der Nähe großer Massen vergeht die Zeit langsamer. Wie z.B. in der Nähe eines Schwarzen Loches, da findet durch die große Masse -die Masse ist ja nicht wörtlich genohmen groß, sie ist ja sehr stark verdichtet- eine Dehunug der Raum-Zeit statt. Die Zeit verläuft langsamer.
Im Schwarzen Loch selber ist die Fluchtgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit; somit übt ein Scharzes Loch eine so starke Gravitation aus -unentlich große Raum-Zeit Krümmung; bleibt die Zeit stehen ist die Frage?-, dass nicht einmal Licht aus seinem Inneren entkommnen kann.
In der Nähe schwerer Massen wird also die Gravitation, die Raum-Zeit Krümmung, so groß das die Zeit gedehnt wird.
De Gedanken mit "Gravitation und Bestreben" solltest Du ablegen...

Cu
Adam

[Godwael]

Das würd ja bedeuten, daß Materialien mit hohem Brechungsindex Licht "ansaugen". Geil! :)

[zweiPhotonen]

Hallo,

zur eigentlichen Frage möchte ich -aus Zeitgründen- nur ein paar Stichworte in die Runde werfen:

- für die Erklärung der Lichtbrechung 'reicht' das Huygensche Prinzip (Wellenausbreitung, wirft aber die Frage nach der Lichtgeschwindigkeit auf)

- die Phasengeschwindigkeit des Lichts in Materie ist kleiner als c0

- "optische Dichte" hängt mit Lichtabsorption, nicht mit der Brechung zusammen.

Grüße
Wolfgang