Lyshastighet, lyd og bølger

[Multiverktøy]

Hmm, lys er stråling? og ikke masse. er det derfor?

[Dørslag]

Det vil kreve uendelig mengde energi for å kunne nå lysets hastighet, derfor er det umulig.

[Multiverktøy]

men hvorfor vil det kreve det? er lys uendelig energi?

[Crowly]

Lys har ikke masse.

[Skurupu]

Jo mer masse ett objekt har, desto mer energi må til for å akselerere det. Grunnen til at lys kan bevege seg så fort er at det ikke har noen masse.

Endret 24. september 2012 av Skurupu

[Kakofoni]

Men lys blir jo påvirket av gravitasjonskraften. Hvorfor det?

[Slimda]

Fordi lys oppfører seg både som bølge, og som partikler.

 

Litt om det i denne videoen:

Endret 24. september 2012 av Slimda

[Kakofoni]

Jeg vet at lys kan brytes og spres siden det har felles egenskaper med bølger, men hvordan kan dette overføres til gravitasjon?

Endret 24. september 2012 av Kakofoni

[Skurupu]

Lys har kanskje ikke hvilemasse, men det har bevegelsesenergi. Når det nærmer seg himmellegemer vil det kromme fordi energi velger den mest effektive veien gjennom systemet. Gravitasjon krummer tid og rom, og lyset følger denne krumningen fordi energien velger den veien som får fraktet seg lengst mulig på kortest mulig tid. Minste motstands vei.

Endret 24. september 2012 av Skurupu

[Mannen med ljåen]

Jeg husker at naturfagslæreren viste oss en gjenstand.

Den bestod av en glasskuppel med vakuum, og inni var en vertikal turbin med fire skovler.

Han lyste på den, og så roterte den.

 

Dette er 10 år siden. Jeg husker ikke detaljer.

Men hvordan virker dette?

[Skurupu]

Rett fra wikipedia:

 

En Solmølle også kjent som lysmølle eller Crookes radiometer består av en luftett glasskule med lavt trykk. Rotoren består vanligvis av fire blader med en sort og en hvit side og er opplagret på en nål. Bladene roterer når de belyses, med synlig eller infrarødt lys (varmestråling). Hatigheten øker med lysintensiteten og gir et mål på denne.

Radiometeret ble oppfunnet i 1873 av kjemikeren Sir William Crookes som et resultat av andre kjemiske forsøk. Han utførte vektforsøk i en lavtrykksklokke for å beskytte følsomme målinger mot luftbevegelser, og la merke til at disse ble påvirket av sollyset. Under undersøkelsene av denne påvirkningen konstruerte han solmøllen.

Crooke trodde selv at det er lystrykket (fotonenes begelsesmengde) som driver møllen, og denne feilen gjengis stadig i beskrivelser, men dette ville ført til at møllen roterte med den sorte siden først. Det ble senenere feilaktig antatt at oppvarmingen av luften nær overflaten av bladet gir molekylær termisk bevegelse som skaper denne rotasjonen. Den riktige forklaringen, beskrevet av Maxwell i 1879 er basert på termiske effekter langs kanten av bladet. Gassmolekylene har forskjellig hastighet på kald og varm side som gir opphav til krefter langs kanten som gir kryp av gassmolekyler fra kald til varm side og kraft til rotasjon av bladene.

 

[SeaLion]

Hele debatten om dobbel lyshastighet og det faktum at lys (som egentlig ikke har noen masse) bøyes av i gravitasjonsfelt skyldes et annet interessant fenomen, nemlig at det vi ofte kaller et tomt verdensrom ikke er et totalt tomt og ustrukturert tomrom, men en slags gitterstruktur som kalles romtid (som er produktet av de tre romdimensjonene og tiden).

 

Gravitasjon endrer romtiden, vi sier at romtiden blir krummet i gravitasjonsfelt. I følge Einsteins generelle relativitetsteori er krummet romtid faktisk det samme som gravitasjon.

 

Det er denne krummingen av selve rommets struktur som er den egentlige årsaken til at lys bøyes av i gravitasjonsfelt. Det er også denne romtidskrummingen som er årsak til at ingenting kan gå fortere enn lyset, heller ikke lyset selv.

 

At rommet, eller altså rettere sagt romtiden, virkelig krummes er ikke lengre "bare en teori", i de senere tiårene er denne krummingen av selve rommet faktisk målt. Og målingene stemmer på en prikk med det Einstein forutså.

Endret 24. september 2012 av SeaLion

[-trygve]

Rett fra wikipedia:

...

Man må skille mellom lysmøller med og uten vakuum-kammer. På alle lysmøllene øver lysstrykket en nettokraft. Dette skyldes at den svarte siden absorberer fotonene mens den hvite/blanke reflekterer. På den svarte siden får derfor møllen overført en gang fotonets bevegelsesmengde, mens på den hvite/blanke siden får den overført to ganger bevegelsesmengden. Lystrykket gir altså en nettokraft som skaper rotasjon med den svarte siden som ledende. Hvis det er luft rundt møllebladene, som er tilfellet på de aller fleste lysmøllene man kommer over, har vi tillegg oppvarmingseffekten som er beskrevet i Wikipedia-sitatet. Denne effekten vil (vanligvis) dominere og møllen roterer med den hvite siden som ledende.

 

Oppfølgingsspørsmål: Hvor lavt gass-trykk er nødvendig for at de to effektene skal oppheve hverandre? (Ja, jeg vet at et eksakt svar forutsetter mye mer detaljert informasjon om lysmøllen, temperatur etc).

 

Hele debatten om dobbel lyshastighet og det faktum at lys (som egentlig ikke har noen masse) bøyes av i gravitasjonsfelt skyldes et annet interessant fenomen, nemlig at det vi ofte kaller et tomt verdensrom ikke er et totalt tomt og ustrukturert tomrom, men en slags gitterstruktur som kalles romtid (som er produktet av de tre romdimensjonene og tiden).

Nei, det er jeg ikke helt enig i. For det første er relativistisk addition av hastigheter noe man treffer på allerede i den spesielle relativitetsteorien, og forutsetter derfor ikke bøying av romtiden. Bøying av lys har du rett i at forutsetter krumming av tidrommet. For det andre liker jeg ikke at du om taler det som en gitterstruktur. Da tenker i hvertfall jeg kvantegravitasjon med en gang, og det er absolutt ikke nødvendig i denne sammenhengen.

 

Riktig addisjon av hastigheter i følge spesiell relativitet er vist her: http://en.wikipedia....y_of_relativity. Dette er i prinsippet slik alle hastigheter skal adderes så lenge det ikke er et sterkt gravitasjonsfelt involvert; da trengs generell relativitetsteori. Hvis hastighetene er små sammenlignet med lyshastigheten (som eksempelet med to biler tidligere i tråden) blir avviket fra den naive måten å addere hastighetene på neglisjerbart, og vi slipper å tenke på spesiell relativtet. (Men det betyr ikke at det er feil å bruke addisjonsformelen fra spesiell relativitet i det tilfellet).

Endret 25. september 2012 av -trygve

[SeaLion]

OK, det var litt unøyaktig skrevet av meg. Å bli rettet av -trygve er uansett alltid en lærerik opplevelse. Takk igjen.

[Kakofoni]

Er det ikke slik at også lyd er en bølge og vil derfor oppføre seg på samme måte som lys ?

På mange måter ja, men på mange måter også nei.

 

Lyd er bølger, men lys "er" ikke bølger. Lys har egenskaper som tilsvarer bølger, men har også egenskapene til partikler. Lys består av fotoner, men lyd har ingen lydpartikler.

[Error]

Angående romtid-diskusjonen

 

Visualisering:

[sinnaelgen]

Er det ikke slik at også lyd er en bølge og vil derfor oppføre seg på samme måte som lys ?

På mange måter ja, men på mange måter også nei.

 

Lyd er bølger, men lys "er" ikke bølger. Lys har egenskaper som tilsvarer bølger, men har også egenskapene til partikler. Lys består av fotoner, men lyd har ingen lydpartikler.

 

Nå har man da en karakterisering som sier at lyset hører til under definisjonen bølger

 

http://no.wikipedia.org/wiki/B%C3%B8lge

http://no.wikipedia.org/wiki/Lys

[-trygve]

Er det ikke slik at også lyd er en bølge og vil derfor oppføre seg på samme måte som lys ?

Lys- og lydbølger er svært forskjellige ting. Lydbølger er relativt enkle å forstå; de er periodiske trykkvariasjoner i luften (eventuelt annet medium som lyden beveger seg i). Lys er derimot et kvantemekanisk fenomen som har en del av egenskapene til vanlige bølger (bølgelengde, interferensfenomener, ...), og det er derfor vanlig å snakke om lysbølger. Men lys har også egenskaper som ikke har noe med bølger å gjøre (oppfører seg i mange situasjoner som en partikkel). Det er vanlig å snakke om bølge/partikkel-dualisme for å beskrive dette. Men egentlig er det litt uheldig ordbruk. Lys er hverken bølge eller partikkel, men noe vi ikke har et skikkelig ord for siden det ikke finne noen makroskopiske fenomener som oppfører seg på samme måte.

[SeaLion]

Angående romtid-diskusjonen

 

Visualisering:

 

Denne todimensjonale gummiduk-beskrivelsen av krummet romtid er forsåvidt ganske god for å forstå hva krummet romtid betyr, men den feiler på ett punkt: Krummet romtid er ikke strekt, den er konsentrert. Rutestørrelsen i duken burde derfor blitt mindre innover i gravitasjonsfeltet for å få en mer korrekt sammenligning.

[Error]

Hvordan blir romtiden komprimert når "overflatearealet" øker? (litt enkelt terminologi kanskje)