A foton mitől tud felgyorsulni ha ritkább anyagba lép?

9 Engem viszont érdekelne az a három oldalas képlet ,viccet félretéve aki három oldalnyi képlettel akar elmagyarázni egy jelenséget az gyakorlatilag semmit nem fog elmagyarázni és nem kerülünk közelebb 1 cm rel sem a megoldáshoz.

Engem az a rész érdekel hogy miért megy egyenesen a fény az anyagban hullámhossztól függetlenül ha el el tűnik az atomokban majd újra kisugárzódik.

Erre kérnék orvoslatot.

"viccet félretéve aki három oldalnyi képlettel akar elmagyarázni egy jelenséget az gyakorlatilag semmit nem fog elmagyarázni és nem kerülünk közelebb 1 cm rel sem a megoldáshoz. "

Nem tudom hallottál-e már a fizikáról, de az pont sok oldalnyi egyenlettel(, nem képlettel) magyarázza meg a dogokat...

A polarizáció a fotonnak is alapvető tulajdonsága, tehát az a kvantummechanika ismeretében gond nélkül átvihető a részecskeszemléletű leírásra is. Az elhajlás, azaz diffrakció pedig egyedi részecskeszinten természetesen véletlenszerű, ahogy azt a kétrés-kísérlet egyre gyengébb intenzitású fényforrásokkal történő elvégzése is bizonyítja. Ez egy klasszikus kísérlet, és ezen a fórumon is mindig újra előkerül (legfeljebb nem mindig fotonokkal).

A részecskeszintű magyarázatok egyébként majdnem mindig a hullámképen alapulnak, hiszen a szóban forgó jelenségek nem olyanok, amelyek megértéséhez a sugárzási teret kvantálni kellene. Ezek ún félklasszikus modellekkel jól leírhatók, amelyekből utólag a fotonos leírás azáltal következik, hogy az előzetesen a hullámmodellből kiszámított elektromágneses tér intenzitásának megfelelően képzelnük el elégséges számú fotonokat, amelyek csak statisztikusan, tehát nagy számban elvégezve a kísérletet adják vissza a klasszikus hullámkép által diktált intenzitásmintázatot. Jelen esetben is célszerű a dolgot úgy tekinteni, hogy a hullámképből kiszámíthatóan adódik a fénytörés, fényelhajlás vagy akár polarizáció forgatás jelensége, és utólag, amikor a fényintenzitást lecsökkentjük annyira, hogy egyszerre csak egyetlen foton legyen jelen a rendszerben, akkor a foton haladását valószínűségi alapon képzeljük el, azaz az intenzitásoknak megfelelően fog bizonyos irányokban tovább haladni vagy visszaverődni, vagy módosul a polarizációja, stb.

Ha pedig ragaszkodunk a teljesen részecskeszintű leíráshoz, akkor valóban arról van szó, hogy a foton a dielektrikum egyes polarizálható molekuláin szóródik, majd továbbhalad a következő felé, és arról is szóródik, és így tovább. De ennek pontos elméleti fizikai leírása meglehetősen bonyolult, ahogy általában az egyes anyagoknak a konkrét fizikai paramétereit kiszámolni mérés nélkül is az. Ha ugyanis ez lehetséges volna, akkor soha nem kellene megmérni semmit, elég lenne csak elméletileg meghatározni a dolgokat, és már használhatnánk is fizikaórán. De szép is lenne. :)

"Egy atom honnan tudja hogy milyen irányba kell kisugározni a fotont frekvenciától függetlenül."

Onnan, hogy tudja a fizikát. A szórásnak van egy szögfüggése, amely a beeső foton irányában a legnagyobb. Mellesleg nemcsak előrefelé szóródik, hiszen egy lézerfényt is láthatsz oldalról, amint egy prizmán áthalad. És az sem igaz, hogy frekvenciától független a dolog, mert minden anyagnak van spektruma, amely szerint a különböző frekvenciájú sugárzásokat különböző arányban nyeli el vagy engedi át. Pl. optikai rendszerek tervezésekor lencsék, prizmák és tükrök esetén ez nagyon is fontos paraméter, amit ismerni kell.

Az anyag-fény kölcsönhatást a kvantumoptika írja le, amely szerint a fény gyakran hullámként kezelt, az atom meg evidens módon kvantált. A kölcsönhatás szempontjából pedig egy atom csak akkor létezik, ha a kölcsönhantás létrejön. Egy neutrínó minden gond nélkül át tud haladni az egész Földön anélkül, hogy bármibe is beleütközne, tehát neki igen jó közelítéssel a Föld olyan, mintha nem is létezne. Ugyanígy egy foton sem ütközik bele minden atomba vagy molekulába, de ha ütközik, akkor szóródik rajta.

Én nem ezt kérdeztem. Az anyagban haladó fényről beszéltem az miért halad az anyagban egyenesen frekvenciától függetlenül?

Az anyag az nem egy atom hanem sok sok sok ,amik folyton elnyelik és kisugározzák a fényt egyenes vonalban ,ez nem a szóródás tárgyköre. Az üveglapon átvilágítótt lézersugár nem szóródik hanem sugárként kilép pedig sok sok atomon keresztül ment .

Ha nem kerülgetheti és nem szóródhat az anyagban akkor mi történik amitől megmarad az útja?

Az a lézesugár valójában egy fénynyaláb, egy divergáló mondjuk Gauss profilú hullám, és egy kis hányada valóban kiszóródik egy üvegben, a szóráselmélet többféle szinten teljesen alkalmas az "egyenes" utat magyarázni. Ugye a kérdés az, hogy mit akarok egyenesnek nevezni egy kiterjed nyalábban, aminek a hullámfrontja a nyakát kivéve nem is sík? A fénysugár egy absztrakt fogalom (ortogonális trajektóriák).

Az eredeti kérdéshez adott válaszokhoz még azt fűzném hozzá, hogy a törésmutató egy makroszkopikus, "átlagolt" mennyiség, ahogy a tőle függő fázissebesség is. Tehát az, ami közegekben kisebb/nagyobb, az ez a fázissebesség, ami szintén makroszkopikus mennyiség. Nem annak a lokális EM térnek a jellemőzje, ami atomi léptékben írná le azt, amit mérni lehetne, ha lehetne, hanem ennek egy térbeli átlagát képezve kapott térnek a fázissebessége. Épp ezért tud a fázisebesség akár (ezt meg végképp elhallgatják egyetemig) c-nél nagyobb is lenni speciális körülmények között, és c/1000 is lenni más speciális és értelmezési közülmények között (lásd "megállított" fény).

Bizony közegben is az ún. előfutárok c sebességgel haladnak, de nincs értelmezhető, a bemeneti jel fázisával korrelált fázisuk, tehát csak amolyan zajok.