Когда фотоны покидают среду, в которой их скорость намного меньше, восстанавливают ли они свою прежнюю скорость? Если да, то откуда берется энергия для их повторного ускорения?
ОТВЕТ
Чтобы понять, как ведут себя фотоны, мы должны сначала отказаться от представления, что они представляют собой маленькие сферы (сделанные из чего?), мчащиеся со скоростью света в вакууме. Образ, в котором мы представляем себе что-то вроде винтовочных пуль или бильярдных шаров, быстро сбивает нас с пути.
Да, фотоны действительно обладают (переносят) энергию, но, в отличие от бильярдных шаров, эта энергия пропорциональна их частоте и, следовательно, цвету света (если мы говорим о видимой области). Фотон может передавать эту энергию в окружающую среду (именно так, например, свет согревает нашу кожу, когда мы подставляем лицо солнцу), но она остается постоянной при распространении света в прозрачных средах с различными показателями преломления - в конце концов, цвет света не меняется, когда лазерный луч попадает в стекло.
Если в вашем вопросе заменить "энергию" на "импульс", то это открывает путь ко многим интересным рассуждениям. Фотоны также переносят импульс, но опять же, не стоит увлекаться ассоциациями с импульсом бильярдного шара, равным m*v (ведь фотон имеет нулевую массу!). Однако этот импульс (обратно пропорциональный длине волны) настолько "реален", насколько это возможно, и может быть передан окружающей среде, например, когда фотон меняет направление путем отражения или преломления - такая передача импульса лежит в основе идей использования давления света для приведения в движение космических зондов с помощью отражающего "паруса". Аналогично, фотоны, преломляясь в стеклянной пластине, обмениваются с ней частью своего импульса, когда меняют направление и/или длину волны (в среде с другим показателем преломления). Импульс фотонов очень мал, поэтому невозможно (легко) измерить, какую скорость приобретает призма при отклонении светового луча.
Хорошим примером взаимодействия, в котором фотон передает импульс и энергию (электрону, а значит, объекту с массой), является эффект Комптона.
Анекдот гласит, что один выдающийся физик заявил, что должны быть выпущены специальные документы, разрешающие людям говорить о фотонах, поскольку большинство людей имеют совершенно неверные представления об их природе.
Комментарии
Отправить комментарий