Mistä tiedämme että valo koostuu toisiinsa vaikuttavista vaihtuvista sähkö- ja magneettikentistä? Onko millään kokeella havaittu vuorovaikutusta näiden kenttien ja jonkun muun välillä, esim. vahvojen magneettikenttien? Ja, miten maan magneettikenttä ei taivuta valoa jos valossa kerran on jotain sähköistä tai magneettista?
Valon olemuksesta
Anonyymi
7<50
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 7
Vanhimmat
Kysymyksesi on siis tämä:
- Selitä miten Maxwellin yhtälöt kuvaavat sähkömagneettista säteilyä
- Selitä miten sähkömagneettinen säteily vuorovaikuttaa aineen kanssa
Ei ihan pieni homma...
Valo eli fotonit itsessään ei vuorovaikuta valon kanssa muuta kuin harvoissa poikkeustilanteissa. Valolla ei ole sähkövarausta jonka vuoksi se ei taivu magneettikentässä. Valo kulkee aina omasta mielestään suoraan.
Jos kaksi hyvin energeettistä (gammasäteilyn) fotonia saadaan törmäämään toisiinsa (hyvin pieni todennäköisyys) niin siinä voi syntyä ainetta eli esimerkiksi positroni-elektronipari. Kun siis toisinpäin positronin törmätessä elektroniin muuttuu aine suoraan sähkömagneettiseksi säteilyksi ja karkaa paikalta vastakkaisiin suuntiin lentävinä gammakvantteina.
Ainoa tilanne jossa tyhjiössä etenevä valo taipuu on silloin, kun itse avaruus on taipunutta jonkun suuren massan aiheuttamassa gravitaatiokentässä. Auringon ohitse läheltä kulkeva valo taipuu jonka ennusteen perusteella aikoinaan testattiin Einsteinin suhteellisuusteorian toimivuus.
Kannattaa katsoa mitä asiasta on oppikirjoissa kerrottu.
"Ainoa tilanne jossa tyhjiössä etenevä valo taipuu on silloin, kun itse avaruus on taipunutta jonkun suuren massan aiheuttamassa gravitaatiokentässä."
Minun tietojeni mukaan gravitaatio vaikuttaa kaikkialla avaruudessa, sen voimakkuus vain vaihtelee. Eli mikä on gravitaation voimakkuusraja mikä saa valon taipumaan. Onko se vain havaintojen perusteella todettu vai myös matemaattisesti määritetty?
Gravitaatio tosiaan vaikuttaa valoon kaikkialla, mutta vaikutuksen mittaaminen on työlästä. Tarvitaan todella suuri massa taivuttamaan valoa niin paljon, että ilmiö on luotettavasti mitattavissa.
Aikanaan yleinen suhteellisuusteoria antoi täsmällisen ennusteen sille, kuinka paljon Aurinko aiheuttaa avaruuden kaareutumista lähellään. Kun siis katsotaan tähtiä Auringon suuntaan niin mitä lähempää Aurinkoa tähden valo kulkee sitä voimakkaammin tuo valo taipuu. Auringonpimennöksen aikana oli mahdollista mitata tähtien näennäisen suunnan muuttuminen toisiinsa nähden kun Kuu blokkaa hetken ajaksi Auringon suoran valon pois häikäisemästä.
https://en.wikipedia.org/wiki/Eddington_experiment
Mittaus saatiin tehtyä vuoden 1919 auringonpimennöksen sattuessa siten, että Hyadien tähtijoukko kirkkaine tähtinen oli Auringon takana. Mittaustulokset täsmäsivät Einsteinin laskelmien kanssa ja olivat ristiriidassa Newtonin mekaniikan perusteella laskettujen tulosten kanssa. Tämä oli ensimmäinen yleisen suhteellisuusteorian perusteella tehdyn ennusteen vahvistava kokeellinen havainto.
"Mistä tiedämme että valo koostuu toisiinsa vaikuttavista vaihtuvista sähkö- ja magneettikentistä?"
Tämä on perusoletus valon luonteesta. Oletus johtuu siitä, että Maxwellin yhtälöt, jotka kuvaavat sähkömagneettisia ilmiöitä kattavasti antavat sähkömagneettisten häiriöiden etenemisnopeudelle tyhjiössä vakioarvon, joka on sama kuin mittauksin havaittu valonnopeus.
Toisin sanoen luonnovakioista sähkövakio (=8,854 · 10^-12) ja magneettivakio (= 1,2566 · 10^-6) voidaan laskea, mikä on valonnopeus.
Valon sähkökenttä voidaan mitata suoraan.
https://www.attoworld.de/fileadmin/user_upload/tx_attoworld/publications/paper_Science_Y2004_M08_D27_V305_P1267.pdf
Tuossa siis kaasussa etenevän lyhyen valopulssin aikana ammutaan samaan kaasuun äärimmäisen lyhyt hyvin lyhytaaltoisen ultraviolettisäteilyn (XUV) pulssi, joka irrottaa kaasuatomeista elektroneja. Irrotettujen elektronien nopeus riippuu siitä, missä vaiheessa valoaallon jaksoa se oli kun se irrotettiin ja tuo nopeus voidaan mitata. XUV-pulssia siirretään hitaasti yli mitattavan laserpulssin jolloin saadaan suoraan pulssin sähkökentän aaltomuoto esille.
Mitä valohiukkasia ovat revontulet? Auringon valon heijastus taivaanrannan takaa pohjoisesta yöllä? Aineena pöly, jääkiteet, vesipisarat, vesihöyry?
Sinun kannattaisi lukea vastaus kysymykseesi jostakin populaaritieteellisestä revontulia käsittelevästä kirjasta.
Revontulet aiheutuvat aurinkotuulen elektronien ja protonien liikkuessa Maapallon magneettikentän kenttäviivoja pitkin ilmakehän ylimpiin kerroksiin avaruuden rajoilla (yleensä 90 ... 150 km korkeudessa, joskus jopa 1000 km korkeuteen). Varatut hiukkaset osuvat kaasuatomeihin ja virittävät niiden elektroneja korkeammille energiatiloille.
https://en.wikipedia.org/wiki/Aurora
Revontulien valo syntyy kun kaasuatomien viritystilat purkautuvat.