Fényelnyelésnél/szóródásnál hogy működik ez?

"Mit értünk elnyelés alatt?"

Ez az, amit senki nem tud.

Feynmannak volt egy anekdotája, miszerint az apja csak azért járatta egyetemre, hogy erre választ kapjon tőle, mégse tudott rá válaszolni...Később írt erről egy doktori szakdolgozatot, amiben a foton visszautazik az időben, hogy eltalálja ugyanazt az atomot, ami majd utána kibocsájtja...

A lényeg az, hogy amikor egy foton eltalál egy atomot, akkor a foton eltűnik, és az energiáját teljes egészében megkapja az atom. Hogy a foton ilyenkor hová tűnik, nem tudjuk. Nem tudja senki.

Azt mondani, hogy "magában tartja", szerintem nem helyes. Ha az elektron energiaszintje csökken, akkor MINDIG kibocsájt egy fotont. Ha pedig eltalálja egy foton, akkor átadódik a teljes energiája és a foton megszűnik létezni.

Jobb nem úgy gondolni a fotonra, mint valami fizikai valósággal rendelkező dologra, aminek lennie kell valahol, hanem csak mint utazó energiacsomagokra, egy olyan módszerre, amivel érintés nélkül távolságokon át energia átadódhat.

(A fotonok mindig egyformák, tehát már csak ezért sem számít, hogy "ugyanaz" a foton bocsájtódik-e ki, mint ami elnyelődött.)

Valaki adott nekem egy linket Feynman előadásaihoz a témáról (angol nyelvű): [link]

"Ezek szerint amikor azt mondjuk, hogy a fény egy részét elnyeli egy köd, az gyakorlatilag az, hogy bizonyos ideig magában tart fotonokat, ezért kevesebb jut át rajta?"

Szerintem ez pontos leírása a dolognak, igen.

A fénynek ugye mindig ugyanannyi a sebessége (c). De ha optikailag sűrű anyagon át utazik, akkor elnyeli egy atom, nagyon pici ideig megtartja, majd kibocsájt egy fotont. Ez a köztes idő lassítja le a fény terjedését.

Egy anyag optikai sűrűsége azon múlik, hogy milyen elemű atomok alkotják (az elnyelés/kibocsájtás közti idő anyagonként más) és hogy milyen sűrűn helyezkednek el az atomjai.

"Másik dolog, hogy a szóródás alatt mit értünk? Amikor neki megy a részecskének a foton lepattan vagy pedig megint csak abszorpció és emisszió együtt adja azt, amit klasszikusan golyókkal szemléltetünk? "

Az én értésem az, hogy a fény mindig elnyelődik és kibocsájtódik. A kibocsájtás iránya viszont különbözhet az abszorpció szögétől. Így működik a szóródás is, de így működik a tükrözés is.

És valamennyi energia mindig elnyelődik, amivel a fény a hullámhosszával "fizet". (Lévén a sebessége állandó, töltése pedig nincs, ezért az energiája a hullámhosszban "tárolódik".)

Amennyire értem, úgy lehet elképzelni, mint egy rezgést: az elektronok valamilyen szinten vibrálnak. Amikor a foton beérkezik, akkor hevesebben kezdenek mozogni, de az elektronok (elemtől függően) szorosan vissza vannak húzva az atommag felé és korlátozva van a mozgásuk, tehát az oszcillációjuk (a hullám-amplitúdójuk) visszaáll az eredetihez közelebbi állapotba, és az energiacsökkenéssel egy újabb foton távozik.

De (remélem, hogy jól értem/mondom) maguknak az atomoknak is átadóthat a rezgés, és ezt hívjuk úgy, hogy hő. Gyorsabban rezgő atomok/molekulák. A fény pedig mivel kinetikus energiát vesztett azzal, hogy hővé alakította, megváltozott hullámhosszú új kibocsájtott fotonnal halad tovább.

"A fénynek ugye mindig ugyanannyi a sebessége (c). De ha optikailag sűrű anyagon át utazik, akkor elnyeli egy atom, nagyon pici ideig megtartja, majd kibocsájt egy fotont. Ez a köztes idő lassítja le a fény terjedését."

Ezt nehezen tudom elképzelni, ez még nanoszekundumos elnyelés-kibocsátás ciklusokkal is drasztikusan csökkentené a sebességet.

Lehet, hogy tévedek, de szerintem (és ez tényleg csak a sját véleményem) a sebességcsökkenés fő oka az atomok közt (némi elektronhéjon történő "pattogás" eredményeképpen) befutott hosszabb út.

Természetesen az anyagon átjutó fénynyalábnál már az ÁTLAGOS fénysebességbe mindkét hatás beleszólhat.

Javíts ki, ha igazolhatóan tévedek.

Az elnyelésre, illetve intenzitáscsökkenésre semmiképp sem jó magyarázat a késleltetés. Ha így lenne, akkor az elnyelő közeg egyre forróbbá válna, hiszen folyamatosan több energia áramlana belé, mint amennyi kijön. Tehát egyensúly esetén elnyelés nem létezik olyan értelemben, hogy az energia valahogy az anyagban marad.

Az általad kérdezett dolog magyarázata szerintem abba lesz, hogy az atomoknak, molekuláknak több energiaszintjük is van, nem beszélve a szilárd és folyékony anyagokról, ahol az energiaszintek akár össze is érhetnek, így folytonos spektrumot alkotnak.

A legegyszerűbb eset az, amikor a beérkező foton helyett egy ugyanolyan foton lép ki. Ha a kilépés iránya megegyezik a belépés irányával, akkor nem történik szóródás, ilyenkor úgy látjuk, mintha a fény akadálytalanul áthatolt volna az anyagon (bár a másik oldalon már nem azt a fotont látjuk, mint amelyik belépett, de ennek nincs jelentősége, mert a fotonok nem megkülönböztethetők).

Ha a foton nem ugyanabba az irányba lép ki, mint amelyikből bejött, akkor keletkezik szóródás. Ilyenkor sem marad az anyagban az energia. Az egyenesen áthaladó fény intenzitása csökken, de cserébe az egész közeg minden irányban világít.

Ez a két jelenség együtt figyelhető meg az égen alkonyatkor: a Napból érkező vörös fotonok irányváltoztatás nélkül átszelik a légkört, míg a kékek szétszóródnak. Ezért a napot ilyenkor vörösnek látjuk. De a beérkezett teljes energia nem csökken, nem vész el, hanem cserébe az egész égbolt kék színben világít.

Aztán olyan is lehet, hogy a beérkező foton az atomot felgerjeszti egy magas energiaszintre, amit az atom több lépésben ad le, így több, de kisebb energiájú fotont sugároz ki. Vagy a maradékot nem is sugározza ki, hanem másra fordítja. Ilyen pl. a fluoreszcencia.

De a leggyakoribb az (kondenzált közegeknél), hogy azok spektruma már folytonos, és a beérkező fényt hőmérsékleti sugárzás formájában adják vissza. Ilyenkor azért nem látod a kilépő sugárzást, mert az az infravörösben van. De a bőröddel érzed.

tudja valaki, hogy az " attenuáció" szónak van-e magyar megfelelője?

[link]

úgy veszem észre, hogy ez az összefoglaló név bármilyen fluxus esetében az intenzitásvesztésre valamilyen közvetítő médiumon való áthaladás következtében.

tehát a fény esetében úgy lehetne összefoglaló névként almalmazni, hogy

fényszórás + fényelnyelés = attenuáció

ill. ezt nézd

[link]