چرا فركانس نور در هر محيطي ثابت مي ماند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 333

سپاس: 167

جنسیت:

تماس:

Re: چرا فركانس نور در هر محيطي ثابت مي ماند؟

پست توسط rohamjpl »

نظریه کوانتوم به ما می گوید که نور و ماده هر دو از ذرات ریزی تشکیل شده اند که دارای ویژگی های موجی هستند. نور از ذراتی به نام فوتون و ماده از ذراتی به نام الکترون ، پروتون ، نوترون تشکیل شده است. فقط وقتی جرم ذره به اندازه کافی کوچک می شود که خصوصیات موج مانند آن نشان داده می شود.
رابطه بین انرژی و فرکانس فوتون با E = hf تعریف می شود ، جایی که h ثابت Planck و f فرکانس است. با افزایش انرژی فوتون ، فرکانس آن نیز افزایش می یابد. بنابراین باید بین افزایش انرژی و افزایش فرکانس توضیح منطقی وجود داشته باشد. هیچ توضیحی در مورد آن در مکانیک کوانتوم وجود ندارد. زیرا در مکانیک کوانتوم ، فوتون یک ذره نقطه مانند بدون ساختار است. برای پاسخ به این سوال باید ساختار فوتون را درک و توصیف کنیم. با تغییر گرانش آبی ، انرژی فوتون و در نتیجه فرکانس آن افزایش می یابد.
برای مطالعه و درک ساختار فوتون باید رابطه بین فرکانس و انرژی فوتون را توصیف کنیم. تغییر فرکانس فوتون در میدان گرانشی توسط آزمایش پوند-ربکا نشان داده شده است. با توجه به قانون صرفه جویی در انرژی ، وقتی فوتون مسافتی برابر y به زمین می افتد:یک فوتون با کمترین انرژی ممکن نیز میدانهای الکتریکی و مغناطیسی را حمل می کند. بنابراین ، ویژگی های جاذبه های وارد شده به ساختار فوتون باید به گونه ای رفتار کنند که همراه با توضیح انرژی فوتون ، افزایش شدت میدان های الکتریکی و مغناطیسی را توصیف کنند. به عبارت دیگر ، برخی از این جاذبه ها باعث افزایش میدان الکتریکی فوتون و برخی دیگر از جاذبه ها باعث افزایش شدت میدان های مغناطیسی می شوند. همچنین ، نه تنها یک فوتون در پایین ترین سطح انرژی خود توسط برخی از گراویتون ها تشکیل می شود ، بلکه اعضای تشکیل شده آن نیز دارای ویژگی های الکتریکی و مغناطیسی هستند که در نظریه CPH به آن بار رنگ و مغناطیسی می گویند. مرحله بعدی تعیین بارهای رنگی و رنگهای مغناطیسی است که در آنها با توجه به حداقل تغییر در انرژی فوتون در یک میدان گرانشی هنگام حرکت به سمت تغییر گرانش آبی بدست می آید.
با تولید میدانهای الکتریکی مثبت و منفی ، دو میدان مغناطیسی در اطراف میدانهای الکتریکی تولید می شوند. بنابراین ، از دو گروه رنگهای مغناطیسی ساخته خواهد شد. بنابراین ماتریس CPH به شرح زیر تعریف می شود:
ماتریس CPH کمترین انرژی فوتون را نشان می دهد.
انرژی زیر کوانتومی (SQE)
ما از ماتریس CPH برای تعریف انرژیهای زیر کوانتومی مثبت و منفی به شرح زیر استفاده می کنیم: ستون اول ماتریس CPH ، انرژی زیر کوانتومی مثبت و ستون دوم ماتریس CPH ، انرژی زیر کوانتومی منفی تعریف می شود ، بنابراین ؛
میزان سرعت و انرژی انرژی های مثبت و منفی زیر کوانتومی برابر است و تفاوت بین آنها فقط در نشانه بارهای رنگی آنها و جهت جریان مغناطیسی رنگ است.
فوتون های مجازی
دو نوع فوتون مجازی وجود دارد ، فوتون های مجازی مثبت و منفی که به شرح زیر تعریف می شوند:
یک فوتون واقعی از یک فوتون مجازی مثبت و یک فوتون مجازی منفی تشکیل شده است:
در آنجا n و k اعداد طبیعی هستند. تا کنون ، تولید انرژی الکترومغناطیسی (فوتون) با استفاده از جاذبه آبی تغییر مکان داده شده است ، در پدیده های معکوس فوتون ها به فوتون های مجازی منفی و مثبت تجزیه می شوند. در انتقال سرخ ، فوتون های مجازی به انرژی های مثبت و منفی زیر کوانتومی (SQE) و انرژی های زیر کوانتومی (SQE) به میزان بارهای رنگی و رنگ های مغناطیسی نیز تجزیه می شوند. بارهای رنگی و رنگ های مغناطیسی دور از یکدیگر ، تأثیر خود را بر روی یکدیگر از دست می دهند و به جاذبه زمین تبدیل می شوند. بعلاوه ، بین تعداد SQE در ساختار فوتون و انرژی (همچنین فرکانس) فوتون رابطه وجود دارد.
بنابراین ، فوتون ها ترکیبی از فوتون های مجازی مثبت و منفی هستند. فوتون دو قطبی الکتریکی بسیار ضعیفی است که با تجربه سازگار است و این مقالات ادعا می شوند. علاوه بر این ، این ویژگی فوتون (دو قطبی الکتریکی بسیار ضعیف) می تواند انرژی جذب و انتشار توسط ذرات باردار را توصیف کند.
با افزایش انرژی فوتون ، فرکانس آن نیز افزایش می یابد. بنابراین باید بین افزایش انرژی و افزایش فرکانس توضیح منطقی وجود داشته باشد. بنابراین ، بر اساس تعریف و رابطه SQE (7) می توانیم رابطه مستقیمی بین انرژی و فرکانس فوتون و تعامل بین SQE در ساختار فوتون برقرار کنیم ، یعنی با افزایش تعداد SQE در فوتون ها ، تعامل بین SQE در فوتون افزایش می یابد و فرکانس ناشی از تعامل بین SQE نیز افزایش می یابد.
توجه: رابطه مستقیم بین انرژی و فرکانس فوتون لزوماً معادله ای را نشان نمی دهد ، بلکه صرفاً نمایانگر این واقعیت فیزیکی است که فرکانس با تعداد و برهم کنش SQE ها در فوتون رابطه مستقیم دارد.
همانطور که بیان می کند ، گرانش می تواند فرکانس نور را با تغییر حرکت آن تغییر دهد. سوال من مربوط به پدیده های دیگری است که می تواند فرکانس نور را تغییر دهد ، و همانطور که در مورد پاسخ در آنجا توضیح داده شد ، دو مورد وجود دارد:
فوتون دست نخورده باقی می ماند - این بدان معنی است که فقط فرکانس آن تغییر می کند.
فرایندی که یک فوتون را مصرف می کند و دیگری را با فرکانس دیگر تولید می کند.وقتی یک فوتون با یک محیط ارتباط برقرار می کند ، باعث قطبش موضعی می شود - یعنی الکترون ها توسط میدان E / M فوتون جابجا می شوند. این تعامل منجر به کاهش سرعت موج می شود - و همانطور که اشاره کردید ، کوتاه شدن طول موج منجر می شود. با این حال ، در این مرحله انرژی موج تا حدی در محیط است - الکترونهای جابجا شده. "موجی" که می بینید هم موج الکترومغناطیسی (فوتون) است و هم "موج مکزیکی" الکترونها در طول مسیر که با فوتون هنگام عبور حرکت می کنند. در چنین شرایطی نمی توانید به سادگی معادلاتی را که مربوط به فوتون ها هستند پرتاب کنید و انتظار داشته باشید که نتیجه صحیح باشد
بیایید یک موج نوری را که در جهت x حرکت می کند به عنوان$Ae^{i\phi} $ نشان دهیم
جایی که فاز موج است
$(\text roham) \ \phi = kx - \omega t = 2\pi\left(\frac {x}{\lambda} - \nu t\right). $.
یک جبهه موج (سطحی که فاز روی آن ثابت است) را در نظر بگیرید ، و بیایید با Δx فاصله تا جبهه موج بعدی را با همان فاز و با Δt زمان لازم برای عبور نور از این فاصله را نشان دهیم.
$(\text {roham}) \ 0 = \frac {\Delta x}{\lambda} - \nu \Delta t. $
در خلا Δx = cΔt ، و ما همچنین می توانیم با Δt ساده کنیم
$(\text {roham}) \ 0 = \frac {\Delta x}{\lambda} - \nu \Delta t. $
با این حال ، در یک محیط با ضریب شکست n به ما گفته می شود که سرعت n برابر کوچکتر است. بنابراین ، از آنجا که فرکانس تغییر نمی کند
$(\text {roham}) \ \frac {c}{\lambda} = \nu. $،یا،
$(\text {roham}) \ \frac {c}{n} \frac {n}{\lambda} = \nu, $،بنابراین λ کوتاه می شود ،
$ (\text {roham}) \ \lambda ' = \frac {\lambda}{n}.$
هرگاه فوتون ها رسانه را تغییر دهند ، تحرکی ایجاد می شود. این تغییر حرکت به موتور مقداری حرکت می بخشد. و اگر در نتیجه محیط حرکت کند ، فوتون روی محیط کار می کند. اگر محیط از سرعت کمی برخوردار باشد ، در این فریم مرجع ، انرژی منتقل شده به محیط بسیار کم است. بنابراین تغییر فرکانس نیز بسیار ناچیز است. در واقع ، معمولا فوق العاده کوچک است.
در یک تقریب خوب ، فرکانس ثابت است. به همین دلیل است که استفاده از تکانه فوتون به عنوان محوری غیر قابل باور است. تنها هنگامی که جسم (محیط) در حال حرکت است کسری از سرعت نور است ، مقدار قابل توجهی انرژی به محیط انتقال می یابد. در این صورت می گوییم فوتون منعکس شده از نظر فرکانس داپلر به سمت پایین منتقل می شود و انرژی از دست رفته محیط را تسریع می کند.
بنابراین ، دوباره ، در یک قاب مرجع که محیط در آن سرعت صفر است ، فرکانس نور تقریباً ثابت می ماند.
به این شکل فکر کنید: در مرز / رابط محیط ، تعداد امواج ارسال شده تقریباً بلافاصله تعداد امواجی است که در طرف دیگر دریافت می کنید. فرکانس تغییر نمی کند زیرا به سفر امواج در رابط بستگی دارد.
اما سرعت و طول موج تغییر می کند زیرا مواد موجود در سمت دیگر ممکن است متفاوت باشد ، بنابراین اکنون ممکن است اندازه موج بلندتر یا کوتاهتر باشد و بنابراین تعداد امواج در واحد زمان تغییر می کند.
تصویروقتی به نور فکر می کنیم ، می توانیم آن را به عنوان یک موج الکترومغناطیسی یا به عنوان شار ذرات - فوتون ها توصیف کنیم. توصیف اخیر اساسی تر است: اگر می توانستید منبع نوری با دکمه شدت حساسیت کافی داشته باشید ، پس از روشن کردن آن (حداقل شدت) ، فوتون ها را یکی یکی می فرستید.
انرژی یک کوانتوم نور (یک فوتون) را می توان E = hf نوشت ، جایی که h یک ثابت جهانی (پلانک) است ، E انرژی است و f فرکانس است. ما نمی توانیم فوتون را به قطعات تقسیم کنیم ، بنابراین انرژی آن باید ثابت بماند و فرکانس به همان شکل پیش برود. دستگاه هایی که به نظر می رسد فوتون ها را تقسیم می کنند (یا فرکانس فوتون ها را تغییر می دهند) در واقع ابتدا فوتون های ورودی راجذب و از بین می برند و سپس فوتون های دیگر را با فرکانس دیگری منتشر می کنند. فرکانس رانفوتونها را تقسیم کنید (یا فرکانس فوتونها را تغییر دهید) در واقع ابتدا فوتونهای ورودی را بلعیده و از بین می برد و سپس فوتونهای دیگر را با فرکانس دیگری ساطع می کند. فرکانس نور هرگز تغییر نمی کند ، به شرطی که مطمئن باشید فوتون ها همان فوتون های ابتدای کار هستند.
از طرف دیگر ، طول موج L از طریق سرعت خود با انرژی گره خورده است ، E = hf = hv / L. اتمهای مواد ، حتی گازهایی مانند هوا ، مانع جریان فوتون ها می شوند - فوتون ها از اتم ها به بیرون پرتاب می شوند (برخورد الاستیک) یا توسط اتم هاجذب و دوباره ساطع می شوند (برخورد غیر الاستیک). همانطور که در بالا نوشتم ، یک فوتون جذب و دوباره ساطع می شود یک فوتون متفاوت است. بنابراین ، بخشی از جریان اصلی نور نیست. قوانین اسنل تنها در مورد بخشی از نور (فوتون ها) صحبت می کند که فقط برخورد الاستیک در یک ماده را تجربه کرده است.
بنابراین ، نور در عبور از یک ماده به ماده دیگر ، متناسب با تغییر سرعت ، طول موج را تغییر می دهد ، به طوری که نسبت v / L = f ثابت می ماند.
تصویر

ارسال پست