Sähkömagneettisen aallon olemus

[QS]

Tai no oikeestaan, seinässä valonnopeuella liikkuva valopläntti kutistuu juuri samoin kuin valon aallonpituus, observaattorin mielessä, kun observaattori muuttaa itsensä nopeutta. Vaikka ko. pläntti ei liiku oikeasti.

Itse asiassa valon Doppler ja pituuskontraktio eivät ole samoja. Kun havaitsija \(K'\) lähestyy valoa, joka on lähetetty aallonpituudella \(\lambda\), niin \(K'\) havaitsee aallonpituuden

\(\displaystyle \lambda' = \frac{\sqrt{1-v}}{\sqrt{1+v}}\)

Pituuskontraktio sen sijaan on

\(\displaystyle L' = L\sqrt{1-v^2}\)

Kun K':n nopeus on esimerkiksi \(v=0.6\), niin aallonpituus lyhenee kertoimella 0.5, mutta pituuskontraktio tapahtuu kertoimella 0.8. Valonsäteelle ei voida määritellä pituuskontraktiota, vaan kyseessä on Doppler.

[Aadolf]

Itse asiassa valon Doppler ja pituuskontraktio eivät ole samoja.

Kepin kutistuminen ja valoaallon kutistiminen ovat mielivaltaisen lähellä samaa, kun kepin nopeus on mielivaltaisen lähellä valoaallon nopeutta.


Liikkuvan kepin kutistumisliikken nopeus on suoraan verranollinen kepin pituuteen ja kepin nopeuteen ja observaattorin kiihtyvyyteen. Siis sen kiihtyvän observaatorin mielestä sen kepin hetkellinen kutistumisnopeus on verrannollinen mainittuihin asioihin.

Tää on siis tämmönen yleinen kaava: kiihtyvyys * pituus * nopeus Siitä kun vaan integroi ajan suhteen niin saa kutistumamatkan ajan funktiona.

Täähän tulee painovoima potantiaali aikadilataatiosta joka on kepin päiden välillä g*h. (siis kiihtyvyys * pituus, siis observaattorin mielestä ).

[pähkäilijä]

Jos ajatellaan GPS-systeemiä, niin ajan muutokset näkyy molemmista koordinaatistoista. Maasta satelliitin aika nopeutuu ja satelliitista maan aika hidastuu. Nyt tulee itse ongelma:
1) maasta satelliitin valo ylittää c:n ja satelliitista maan valo alittaa c:n (Shapiro-viive)
2) maasta satelliitin etäisyys lyhenee ja satelliitista maan etäisyys kasvaa

1) lienee yleinen käsitys mutta 2) on ehkä myös mahdollinen selitys?

[pähkäilijä]

Keksin kysyä googlelta, muuttuuko fotonin energia kiihdytysradan kiihdytyksen rajuuden mukaan. Tuli Wikin vastaus: "Fotoni" ja sieltä lainaus:
---------
Fotoni eli valokvantti tai valohiukkanen on sähkömagneettisen vuorovaikutuksen välittäjähiukkanen (mittabosoni). Tyhjiössä fotoni kulkee vakionopeudella c = 299 792 458 m/s, eli noin 300 000 km sekunnissa. Fotonilla ei ole lepomassaa eikä sähkövarausta (tai varaus on ainakin alle 10−46 kertaa alkeisvaraus). Sen kuljettama energia ja liikemäärä ovat verrannollisia säteilyn taajuuteen. Aineen kohdatessaan fotoni hidastuu tai absorboituu. Fotoneilla on sekä aaltoliikkeen että hiukkasten ominaisuuksia. Fotonin spin on 1.

Näkyvä valo koostuu fotoneista, kuten kaikki sähkömagneettinen säteily: radioaallot, infrapuna- ja ultraviolettivalo sekä röntgen- ja gammasäteily. Fotoneilla on erilaisia aalto- ja hiukkasluonteen yhteisiä ominaisuuksia. Niitä ovat mm. emissio, absorptio, taittuminen ja heijastuminen.

Modernin fotonin mallin kehitti Albert Einstein vuosien 1905 ja 1917 välillä selittämään kokeiden tuloksia, jotka eivät käyneet yhteen perinteisen valon aaltomallin kanssa. Erityisesti fotoniteoria sisälsi energian riippuvuuden valon aallonpituudesta ja selitti aineen ja säteilyn kyvyn olla termodynaamisessa tasapainossa. Muut fyysikot yrittivät selittää näitä puoliklassisilla malleilla, joissa valoa kuvattiin edelleen Maxwellin yhtälöillä, mutta valoa emittoivat tai absorboivat esineet oli kvantisoitu. Vaikka puoliklassiset mallit edistivät kvanttimekaniikan kehitystä, kokeet osoittivat todeksi Einsteinin hypoteesin valon hiukkasluonteesta.

Fotoniteorian keksiminen mahdollisti teoreettisen ja kokeellisen fysiikan edistysaskeleet kuten laserin, Bosen–Einsteinin kondensaatin, kvanttikenttäteorian ja kvanttimekaniikan todennäköisyystulkinnan. Hiukkasfysiikan standardimallin mukaan fotonit tuottavat kaikki sähkö- ja magneettikentät ja ovat itse tulosta aika-avaruuden symmetrian vaatimuksesta. Fotonien ominaisuudet – varauksen, massan ja spinin – määrittää mittasymmetria.
--------------

Ja tässä on fotonin luokittelu:
-----------
Symboli γ {\displaystyle \gamma }
Rakenne Alkeishiukkanen
Perhe Bosoni
Ryhmä Mittabosoni
Vuorovaikutus Sähkömagneettinen vuorovaikutus
Löydetty teoreettisesti Albert Einstein
Elinaika Stabiili
Sähkövaraus 0
Spin 1
--------------
Tarkoittaako tuo "mittabosoni" sitä että se siirtää (välittäjähiukkanen) saman määrän energiaa aina? Vertaa litran vesimittaan, se on voimassa kaikkialla minne se siirretään.

[QS]

Tarkoittaako tuo "mittabosoni" sitä että se siirtää (välittäjähiukkanen) saman määrän energiaa aina? Vertaa litran vesimittaan, se on voimassa kaikkialla minne se siirretään.

Mitta- etuliite on harmillinen kieliongelma jostain 1800-1900 luvun vaihteesta. Englannin kieleen ilmestyi gauge field ja gauge boson (kai saksan kielestä), jotka kääntyvät suomeksi mittakenttä ja -bosoni. Mittakenttä ja mittabosoni eivät kuitenkaan liity mittaamiseen. Ne ovat vuorovaikutusteorian osasia, jotka pitävät huolen eräistä symmetrioista. Tuo etuliite on kuitenkin kulkenut mukana yli vuosisadan, ja vakiintunut.