Lichtsnelheid vs kleur

[eagle987]

Dag iedereen,

Laatst zat ik te lezen in een boek waar men zegt dat de lichtsnelheid een constante is. Ondertussen zijn er al genoeg proeven gedaan die deze uitspraak bevestigen.

In de klassieke natuurkunde gaat men ervan uit dat de fotonen "golfbewegingen" maken, waarbij de golflengte de kleur bepaalt en de amplitude de lichtintensiteit.



Nu is mijn redenering als volgt:

Hoe groter de lichtintensiteit, hoe groter de amplitude, hoe langer de "weg" die het foton moet afleggen, hoe trager het licht.

Hetzelfde zou dan opgaan voor de golflengte van licht, hoe korter de golflengte, hoe meer de fotonen op en neer gaan, hoe langer de "weg" die het foton aflegt, hoe trager het licht.

Ondertussen is al lang bewezen dat licht een constante snelheid geeft, vandaar zou er ergens een fout in bovenstaande redenering moeten staan. Ik vermoed dat ik de "golffunctie" van licht wat te statisch zie, waardoor het foton niet echt op en neer gaat maar dat deze "golffunctie" enkel een wiskundig trucje is om het te visualiseren.

[Adi]

Volgens mij wordt de rechtlijnige beweging van het licht als constant beschouwd, niet de golfbeweging.

[jkien]

Met kan een pulsar in de Krabnevel (afstand 6500 lichtjaar) waarnemen die 30x per seconde flitst, zonder dat de kleur tijdens de flitsperiode verandert.

Als er in het heelal verschil zou zijn tussen de snelheid van rood en blauw, dan is dat verschil dus minder dan 10^-12 van de lichtsnelheid.

[Equations]

Fotonen maken geen golfbeweging dus het verhaal klopt niet.

Bovendien zeg je eerst dat de lichtsnelheid van de kleur afhankelijk is.

Daarna zeg je dat de lichtsnelheid van de amplitude afhankelijk is.

Maar de kleur van licht is niet afhankelijk van de amplitude, dus wat bedoel je nou?

[Adi]

Maken fotonen geen golfbeweging? Hoe kan hij dan een amplitude en frequentie hebben?

[mathfreak]

Maken fotonen geen golfbeweging? Hoe kan hij dan een amplitude en frequentie hebben?

Je haalt hier een aantal dingen door elkaar. Een foton is een massaloos deeltje met een bepaalde hoeveelheid energie die afhangt van de lichtfrequentie f volgens de relatie E = hf, waarbij E de energie van het foton, h = 6,63·10^-34 Js de constante van Planck en f de frequentie van het gebruikte licht voorstelt. Alleen een golf heeft een amplitude en een frequentie. Fotonen maken geen golfbeweging, maar licht doet dat wel, mits je licht als een (klassiek) golfverschijnsel opvat.

[thermo1945]

Als we veronderstellen, dat de lichtsnelheid kleurafhankelijk is,

dan zou dat de roodverschuiving bij sterren kunnen verklaren!!

[eagle987]

Bovendien zeg je eerst dat de lichtsnelheid van de kleur afhankelijk is.

Daarna zeg je dat de lichtsnelheid van de amplitude afhankelijk is.

De intensiteit van licht verhoogt met de energie die het licht heeft. Als licht een golfverschijnsel is dan zou het enkel mogelijk zijn om de energie te verhogen door ook de amplitude van de golf te verhogen.

Dit zou dan betekenen dat de lichtsnelheid zowel afhankelijk is van de kleur (zoals in de eerste post uitgelegd) en ook afhankelijk is van de amplitude.

Fotonen maken geen golfbeweging, maar licht doet dat wel, mits je licht als een (klassiek) golfverschijnsel opvat.

Dit kan ik even niet goed volgen, licht bestaat uit fotonen en is een golfverschijnsel, doch maken de fotonen zelf geen golfbewegingen?

[mathfreak]

Dit kan ik even niet goed volgen, licht bestaat uit fotonen en is een golfverschijnsel, doch maken de fotonen zelf geen golfbewegingen?

Het golfverschijnsel van licht en het fotonenkarakter van licht zijn 2 aparte dingen. Afhankelijk van de situatie gedraagt licht zich als een golf of als een deeltjesverschijnsel, maar niet beide tegelijkertijd.

[eagle987]

Na wat berekeningen ben ik tot de volgende formule gekomen:

\( \frac{vT}{2 \Pi a+T} = c \)

Waarbij v = "golvende" lichtsnelheid, T = golflengte, a = amplitude, c = rechtlijnige lichtsnelheid

Ik vermoed dat de amplitude van een lichtgolf een constante is, en dat de intensiteit van licht bepaalt wordt door het aantal fotonen, niet per se door de amplitude. Door deze redenering is het niet langer zo dat de lichtsnelheid ook afhankelijk is van de intensiteit, maar nog enkel afhankelijk van de golflengte, of kleur.

Als ik me niet vergis dan zou de v- en a-factor te vinden moeten zijn met behulp van de vergelijkingen van Maxwell.

Vermoedelijk is de a-factor danig klein dat deze genegeerd kon worden.

Stel dat deze hele redenering correct is (de kans is echter klein..) dan biedt dit tevens - zoals thermo1945 reeds aanhaalde- een verklaring voor de roodverschuiving.

[Paul0o]

\( c = \lambda * f \)

lichtsnelheid is afhankelijk van de golflengte en de frequentie. Lichtsnelheid is constant. Dus als de frequentie 2x zo hoog wordt dan zal de golflengte 2x zo klein worden.

Een vluchtige blik in BINAS laat mij zien dat bij een 2x zo hoge golflengte een 2x zo lage frequentie hoort.

[317070]

Na wat berekeningen ben ik tot de volgende formule gekomen:

\( \frac{vT}{2 \Pi a+T} = c \)

Waarbij v = "golvende" lichtsnelheid, T = golflengte, a = amplitude, c = rechtlijnige lichtsnelheid

Ik denk dat die formule uitgaat van verkeerde veronderstellingen, namelijk dat de lichtgolf een golf in de ruimte is.

Ook klopt het niet dat de amplitude van de lichtgolf een constante is, dat kan variëren. De amplitude van de golf bepaalt wél de intensiteit van de golf (kun je berekenen via de Poynting vector) EN de intensiteit wordt ook bepaald door het aantal fotonen. Maar nu maak je het jezelf mogelijk omdat de intensiteit van de golf (en dus ook de amplitude van die golf) equivalent is als het aantal fotonen in een straal. Dit door de golf-deeltjes equivalentie uit de quantummechanica. Maar als je licht wil begrijpen, zou ik de fotonen nog even achterwege laten.

Dus: een volledig nieuwe uitleg:

Het golfverschijnsel zoals je hem kent gaat waarschijnlijk over golven op een touw: een stukje van de draad maakt een beweging op en neer, en die beweging wordt in een bepaalde richting (bv naar rechts) doorgegeven en veroorzaakt een mooie golf.

In de tijd verandert er hier dus iets in de hoogte (loodrecht op de voortbewegingsrichting). Een ander voorbeeld zijn hier zeegolven.

Je hebt bv ook golfverschijnselen in geluid. In de tijd is er een beweging op een bepaalde plaats naar rechts en links, en die beweging wordt doorgegeven naar rechts. Volg bijvoorbeeld 1 specifieke lijn op de tekening hieronder.



In de tijd verandert er hier dus iets in de breedte (de voortbewegingsrichting).



Dit waren beide golfverschijnselen IN DE RUIMTE.

Nu licht:

Bij licht wordt het elektrische veld samen met het magnetische veld groter, dan weer kleiner, weer groter, enz. Die beweging wordt in een bepaalde richting doorgegeven (bv. naar rechts). Als je dus een grafiek maakt zoals je in je eerste post toonde, dan is de horizontale as een ruimte-as (dus in afstand), maar de verticale as NIET. Op de verticale as staat de sterkte van het elektrische (of magnetische) veld, EN NIETS IN DE RUIMTE. We noemen het ook een golfverschijnsel, alleen zit de amplitude van de golf niet in de ruimte, maar in het elektrische veld. Mathematisch zijn ze echter exact hetzelfde.



Dus: LICHT BEWEEGT NIET OP EN NEER IN DE RUIMTE, MAAR ENKEL IN HET ELEKTRISCHE VELD.

Als je dan kijkt naar de weg die het licht aflegt, licht gaat nog steeds PERFECT rechtdoor. Hij gaat ENKEL op en neer in het elektrische veld.

Let er ook op dat er hier geen fotonen in voorkomen. Fotonen zijn een onderwerp voor de quantummechanica...

Moest je er nog vragen over hebben, zeker stellen, ik blok nu toch voor mijn cursus elektromagnetisme.

[eagle987]

Bedankt voor de verhelderende uitleg.

Zoals ik verwacht had ik m'n eerste post beweegt het foton niet op- en neer, maar is de golf gewoon een voorstelling van het fluctuerende elektromagnetische veld.

Nu kan ik verdergaan en me verdiepen in de kwantumgetallen :eusa_whistle:

[die hanze]

ik denk dat je grote misvatting zit in het feit dat je denkt dat het foton een deeltje is dat op en neer strilt en nog eens rechtlijnig voortbeweegt.

Licht is een veranderend elektro magnetischveld dat tov alle waarnemers met c weg beweegt. Het feit dat het een veranderend lektromagn veld een zekere energie bezit die afhangt van de frequentie en dus de amplitude van de golf. de aard van de golf, dus de frequentie,amplitude enzo bepalen alleen de energie inhoud van het foton en hebben niets te maken met de snelheid waarmee het foton zich voortbeweegt.

[Paul_1968]

Als we veronderstellen, dat de lichtsnelheid kleurafhankelijk is,

dan zou dat de roodverschuiving bij sterren kunnen verklaren!!

Ik geloof dat de vraagsteller antwoord heeft gekregen, maar op deze opmerking is nog niet verder ingegaan.

Toch ben ik benieuwd hoe ik me die relatie moet voorstellen.

Het Doppler-effect hebben we al, maar hoe is dit dan anders te verklaren ?