Почему свет замедляется в воде?

Сколько времени требуется электрону, чтобы поглотить и переизлучить фотон, и какова скорость соответствующей световой волны, проходящей через среду?


Фотоны не поглощаются электронами и не испускаются повторно.

Если бы это было правдой, какой частицей в Стандартной модели стал бы электрон во время поглощения?

Энергия фотона может быть использована для перемещения электрона на орбиталь с более высокой энергией. Во время передачи энергии фотон может полностью исчерпать свою энергию и перестать существовать или — если он имеет высокую энергию рентгеновского или гамма-излучения — может потерять часть своей энергии и отклониться от электрон с более низкой энергией (или частотой).

Вот и все.

Когда фотон с высокой энергией отклоняется таким образом с более низкой энергией, это называется комптоновским рассеянием, верно? Он вне всяких сомнений подтверждает то, что каждый должен иметь возможность свободно признать: фотоны высоких энергий иногда ведут себя как частицы. Иногда это частицы. Просто они не фермионы, вот и все.

Это правда.

Ok. Все знают, что фотоны нужно как-то создавать. Ключ в том, что фотоны создаются, а не излучаются повторно. До того, как фотон создан, его не существует. После того, как он был создан, он существует вечно, если он не передает свою энергию другой частице или не растягивается (смещается в красную область) из-за расширения пространства до тех пор, пока его длина волны не станет почти плоской. Процесс понятен.

У каждого электрона есть заряд, который создает электрическое поле. Он несет этот заряд и поле, куда бы он ни шел. Заряд и поле помогают определить, что такое электрон, верно?

Когда свободный электрон с его электрическим зарядом встряхивается, перемещается, ускоряется или меняет направление, всегда происходит одно и то же. Эксперименты подтверждают появление поперечного магнитного поля.

Никто не знает почему.

Как только магнитное поле начинает колебаться, появляется поперечное электрическое поле. Два поля движутся вместе, подпитываясь и усиливая друг друга, пока они не разорвутся, чтобы произвести пакет электромагнитной энергии с набором частот, которые вместе образуют пакет света, называемый фотоном.

Именно этот процесс делает возможной передачу радиосвета; это делает возможным кодирование информации, которая может резонировать с электронами в антенне нужной длины, чтобы заставить электроны двигаться по цепи, энергия которой может быть усилена, чтобы заставить динамики воспроизводить звук. Фотоны более высокой частоты могут проникать в глаз и восприниматься как цвета света.

В атомах этот процесс происходит, когда электрон на орбитали с более высокой энергией опускается на орбиталь с более низкой энергией. Создается фотон, который мгновенно движется со скоростью света. Он не разгоняется до скорости света. Мгновенный скачок к скорости света для многих свидетельствует о том, что фотоны должны быть безмассовыми.

Удивительно то, что фотон не имеет заряда и не будет электрически или магнитно взаимодействовать с другими фотонами. Пакеты фотонов, хотя и состоят из многих частот, описываются как имеющие характеристические частоты, которые включают как фазовую скорость, так и групповую скорость, которые различны.

Фотоны могут стать более интенсивными, сливаясь друг с другом. Хотя интенсивность может иметь такие последствия, как яркость, каждое взаимодействие между фотонами и электронами зависит от резонансных (или, возможно, коррелированных) частот. Несоответствие между энергиями фотона и электрона означает, что не произойдет драматического взаимодействия или передачи энергии, независимо от того, насколько интенсивен или ярок свет.

Эйнштейн получил Нобелевскую премию за это открытие и многое другое.

Поскольку свет изучается, но не обязательно досконально изучен, продолжают предлагаться и обсуждаться многие интерпретации экспериментов. Меня удивило, когда я впервые узнал, что вопрос о массе фотона остается нерешенным. Трудно найти консенсус среди физиков, если сравнивать и обдумывать значение и значение нескольких экспериментальных результатов, связанных со светом, верно? Многие физики, кажется, считают, что поиск смысла в квантовой физике — пустая трата времени.

Представление о том, что фотоны передаются, поглощаясь и переизлучаясь электронами, невозможно проверить экспериментально, даже если бы они были правдой, а это не так. Это образ мышления, который заставляет людей думать, что поглощение и переизлучение электронами является причиной замедления фотонов в стекле, воде и других материалах. Это объяснение, как известно, совершенно неверно во всех смыслах.

Вот правильное объяснение исследователя ЦЕРН Дона Линкольна: Хотя объяснение доктора Линкольна верно, он придерживается точки зрения, что фотоны — это волны.

Процесс также можно объяснить с точки зрения «частиц», возможно, не совсем так. Дай мне попробовать. Для читателей будет больше смысла, если они сначала посмотрят видео.

Фотоны заставляют электроны слегка покачиваться, когда они проходят через атомы прозрачного материала. У них нет нужной энергии, чтобы реагировать с электронами. Электроны не прыгают между орбиталями. Они не создают фотонов. Электроны просто покачиваются так слабо.
Легко вслед за фотонами производить крошечные колебания, которые некоторые называют поляритонами.

Поляритоны можно рассматривать как временное добавление массы фотонам в процессе, похожем на суперпозицию, которая замедляет фотоны.

Когда фотоны выходят из материала, они оставляют поляритоны (или вейвлеты), которые ответственны за их замедление. Поляритоны (вейвлеты) быстро рассеивают то небольшое количество энергии, которое у них было, и исчезают, когда электроны успокаиваются и возвращаются в нормальное состояние.

Между тем исходные фотоны уже вышли из прозрачного материала — где они мгновенно возвращаются к скорости, с которой двигались до входа.

В космическом вакууме эта скорость составила бы около 2 миллиардов миль за 3 часа, верно?

Почему свет замедляется в стекле или воде, а на выходе снова набирает скорость?

Все знаем, что свет преломляется, когда он проходит сквозь стекло, воду или другой прозрачный материал. Благодаря этому эффекту работают с микроскоп, очки и маяк. Свет преломляется, потому что двигается медленнее сквозь воду или стекло, чем сквозь воздух.

Но почему он замедляется и как опять разгоняется вылетая с другой стороны? Нет же ничего, что могло бы его подтолкнуть.

Свет как волна
Это тем, что электромагнитная волна, медленнее двигается сквозь стекло, чем сквозь воздух.

Гребни волны приближаются друг к другу, но количество колебаний в секунду остается прежним. Волна остается того же цвета. Попадая в воздух цвет волны не меняется, но ее гребни отдаляются друг от друга, и волна возвращается к скорости света.

Простыми словами энергия волны определяет её или цвет, который как раз не меняется. Так что в районе не нужен толчок, чтобы разогнаться снова.

Но подождите, — скажете вы: свет же двигается на одной скорости во всех системах отсчета, как же он может замедлиться?

Свет как частица
Теперь давайте подумаем про свет как про частицу. Когда свет двигается сквозь стекло, он врезается во всевозможные молекулы и электроны. Так что где бы свет не двигался, он постоянно взаимодействует с разными частями на своем пути. И он не обязательно пройдёт сквозь стекло кратчайшей дорогой.

Это как если бы Президент Российской Федерации попытка пересечь комнату: если она пуста — он сможет пройти прямо к выходу. Но если в комнате полно людей, которые хотели пожать президенту руку, даже если он двигается через комнату на полной президентской скорости, по пути его все равно задерживают. Но дойдя до другой стороны комнаты он сможет возобновить свой темп.