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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Lichtgeschwindigkeit in Materie


Sheldon
17.02.10, 09:25
Hallo,

Ich liege seit einer Weile im Clinch mit einem Kollegen über die genaue Beschreibung der geringeren Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen in Medien.

Ist die überall anzutreffende Beschreibung, daß die Photonen von den Atomen absorbiert werden, ein Elektron auf eine höhere Bahn anregen und anschließend wieder abgestrahlt werden wodurch es zu einer Verzögerung in der Ausbreitung kommt, zutreffend? Zwischen Emission und Absorption bewegen sie sich dann wie gehabt mit c?

Die Emission, die doch dann wahrscheinlich spontan erfolgt, sollte doch in alle Raumrichtungen erfolgen und nicht nur in die vorherige Ausbreitungsrichtung des Lichtes.
Würden nicht auch nur bestimmte Wellenlängen, nähmlich jene, deren Energie mit den Elektronenübergängen übereinstimmen, gebremst? Soweit ich weiß ist die Abbremsung zwar Wellenlängenabhängig, jedoch kontinuierlich.

Wie ist die geringere Geschwindigkeit in Materie sonst zu erklären und hat jemand einen Link?

Vielen Dank

Sheldon

Lambert
17.02.10, 09:35
Hi Sheldon,

versuch's mal hiermit: http://www.wissenschaft-im-dialog.de/de/aus-der-forschung/wieso/detail/browse/10/article/hat-licht-unterschiedlicher-wellenlaenge-auch-unterschiedliche-lichtgeschwindigkeiten.html?tx_ttnews[backPid]=88&cHash=998430b69e

Die geringere Geschwindigkeit kann nicht durch Erregung von bohrschen Elektronen erklärt werden. Das würde zu willkürlichen Richtungen führen.

Ich hoffe, dies hilft Dir.

Gruß,
Lambert

Uli
17.02.10, 20:09
Hallo,

Ich liege seit einer Weile im Clinch mit einem Kollegen über die genaue Beschreibung der geringeren Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen in Medien.

Ist die überall anzutreffende Beschreibung, daß die Photonen von den Atomen absorbiert werden, ein Elektron auf eine höhere Bahn anregen und anschließend wieder abgestrahlt werden wodurch es zu einer Verzögerung in der Ausbreitung kommt, zutreffend? Zwischen Emission und Absorption bewegen sie sich dann wie gehabt mit c?

Die Emission, die doch dann wahrscheinlich spontan erfolgt, sollte doch in alle Raumrichtungen erfolgen und nicht nur in die vorherige Ausbreitungsrichtung des Lichtes.
Würden nicht auch nur bestimmte Wellenlängen, nähmlich jene, deren Energie mit den Elektronenübergängen übereinstimmen, gebremst? Soweit ich weiß ist die Abbremsung zwar Wellenlängenabhängig, jedoch kontinuierlich.

Wie ist die geringere Geschwindigkeit in Materie sonst zu erklären und hat jemand einen Link?

Vielen Dank

Sheldon


Letztendlich sind für die Ausbreitung von Licht im Medium in der mikrosopkischen Betrachtungsweise Absorption und Emission verantwortlich. Leider ist es aber alles andere als ein leichtes Unterfangen, die im Makroskopischen beobachteten Eigenschaften wirklich quantitativ korrekt mit Hilfe der Quantenmechanik zu erklären. Es spielen die Eigenschaften von Viel-Teilchen-Systemen hinein.

Ein Versuch, vom Mikroskopischen zum Makroskopischen zu kommen, sind die Ansätze von Clausius Massoti, Debye und Lorentz:
http://de.wikipedia.org/wiki/Clausius-Mossotti-Gleichung
http://prb.aps.org/abstract/PRB/v29/i2/p728_1

Dabei spielt nicht-resonante Absorption eine große Rolle
http://wwwitp.physik.tu-berlin.de/skripte/TP3_Knorr/lesson3.pdf
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B759M-48JJTB7-C3&_user=10&_coverDate=05%2F31%2F1967&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1210840715&_rerunOrigin=google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=5be59e0566e1b5106e9a1265ada9488c
http://prola.aps.org/abstract/PR/v150/i1/p101_1

Viel Spass damit,
Uli

Lambert
18.02.10, 13:41
Hi Sheldon,

ich sehe mein Link oben war nicht ok. Deswegen der ganze Text des Artikels von einem Dr. Esser:

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Hat Licht unterschiedlicher Wellenlänge auch unterschiedliche "Lichtgeschwindigkeiten"?

Ja und nein, lautet die Antwort.

Nein, wenn die Ausbreitung im Vakuum gemeint ist. Dort hat Licht aller Wellenlängen die gleiche Geschwindigkeit. Die Vakuumlichtgeschwindigkeit c beträgt 299 792 458 Meter pro Sekunde, das sind etwa 300 000 Kilometer pro Sekunde.

Die Lichtgeschwindigkeit nimmt jedoch ab, wenn Licht ein Material durchläuft. Wie stark das geschieht, hängt einerseits von der Wellenlänge des Lichtes ab, andererseits vom Material. Licht trägt, als elektromagnetische Welle, ein elektrisches Feld mit sich. Damit kann es die elektrischen Ladungen verschieben, die in einem Material vorhanden sind. Physiker sprechen von einer Polarisation. Es entsteht ein „Gegenfeld“, in dem die Ausbreitung des Lichts verzögert wird, seine Geschwindigkeit sinkt.

Je nach Wellenlänge kann das Licht ein Material besser oder schlechter polarisieren und so seine Ausbreitungsgeschwindigkeit mehr oder weniger stark ändern. Mit der Geschwindigkeit des Lichtes ändert sich auch seine Wellenlänge, wenn es vom Vakuum in ein Material übergeht. Unverändert bleibt nur die Frequenz.

Ein Beispiel: In Luft ist die Lichtgeschwindigkeit kaum geringer als im Vakuum. In Wasser sinkt die Geschwindigkeit von gelbem Licht auf etwa drei Viertel der Vakuumlichtgeschwindigkeit, in Glas auf rund zwei Drittel. Violettes Licht breitet sich in beiden Materialien etwas langsamer aus als das Gelbe. Obwohl dieser Effekt klein ist, kann man seine Auswirkung im Alltag einfach sehen: nimmt man eine Sammellinse, z.B. eine Lupe, und bildet damit einen schwarz-weißen Gegenstand auf ein weißes Papier ab, dann erscheinen seine Kanten im Bild farbig. Dieser Effekt heißt Farbfehler und wird in Fotoobjektiven durch eine geeignete Anordnung von unterschiedlichen Linsen korrigiert.

Die Frage wurde beantwortet von Dr. Norbert Esser, ISAS - Institute for Analytical Science.

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Vielleicht kannst Du jetzt damit etwas anfangen.

Gruß,
Lambert

behdahh
14.03.10, 16:36
Also ich finde die Antwort von diesem Dr. Norbert Esser mehr als irreführend - das klingt ja so als wäre die Lichtgeschwindigkeit tatsächlich niedriger in den verschiedenen Medien, man sollte schon dazusagen daß es sich um einen Qunateneffekt handelt der so wirkt als wäre das Licht langsamer, die Lichtgeschwindigkeit jedoch immer gleich bleibt. Das Buch "QED" von Richard Feynman erklärt auf anschauliche Weise wie diser Effekt zustande kommt.