A "modern" fizikáról klasszikusan és közérthetően.       

 

Talán megéljük, hogy egy exobolygó űrhajósai landolnak a Földön. Akkor majd tudást kérünk tőlük, és odatartjuk a fejünket, hogy az idegenek tölcsérrel töltsék tele okosságokkal. De csalódni fogunk, mert valószínűleg nem teszik. Ha mégis, akkor az se lesz egy ingyen ebéd. Jobban tesszük, ha önállóan próbáljuk felderíteni szűk járókánk belsejét. A cumisüvegen és plüssmackón kívül még rengeteg érdekes dolog fekszik el benne. Például a fény, melynek lényegét a földi tudomány alig-alig ismeri. Tegyünk egy kis lépést előre, túlhaladva az eddigi ismereteket!

Miért törik meg a fénysugár, amikor kilép az üvegprizmából? A válaszhoz elég három szempontot figyelembe vennünk. 

   1.  Az üvegben lassabban halad a fény.  Egy szokványos prizmában1,6-szer lassabban, mint a levegőben. 

   2.  Az üvegből kilépő fénysugár fent hamarabb kilép a levegőbe, az a része elkezd gyorsabban haladni.  A sugár alsó része ekkor még bent van a prizmában, tehát még lassan halad.  Ezért aztán a sugár itt a határfelületen megtörik, lefelé hajlik. 

   3.  Miért megy lassabban a fény az üvegben? Nyilván az üveg atomjai lassítják le. De az atomok erőtere túlnyúlik a prizma határán, a prizma külső felületén, bár távolodva egyre gyengül. (Az ábra lépcsőzetes gyengülést jelenít meg, mert így jobban érzékelhető a térerő változása.) A fénysugár tehát folytonosan gyengülő erőtérben halad, de a lassító tér fent mindig gyengébb, mint lent. Ezért azután a sugár nem hírtelen, hanem egyenletesen görbülő kanyarban indul el lefelé. 

A kék fénysugár kisebb hullámhosszú és lassabban is halad a prizma belsejében. Ezen túlmenően a határfelület után erősebben görbül lefelé.  A kék fény erősebben reagál az üveg erőterére. A reagálás nem lineáris, és nem is "logikus". Az igen összetett jelenséggel kicsit részletesebben fogunk foglalkozni egy későbbi alkalommal. Annyi ismeretet azonban érdemes előre vetíteni, hogy mi nem okozza a fénysugár elgörbülését. Laboratóriumi kísérletek bizonyítják, hogy nem görbül el a fénysugár erős mágneses térben és nem görbül el erős elektromos térben. Akár homogének ezek, akár nem. Továbbá nem görbül el a fénysugár ha egy másikat keresztez. Úgy megy át rajta, mintha misem történt volna.   Ezek után kísérletet tehetünk az un. teljes fénytörés jelenségének felderítésére. Tekintsük kisebb csodának, hogy ennél a jelenségnél a fénysugár 100%-os mértékben visszaverődik a határfelületen.  Egy átlagos foncsorozott tükör a fény 70%-át veri vissza. Egy csúcstechnológiás szuper-tükör a 95%-át. Azonban 100%-os visszaverődést fémbevonatos felülettel lehetetlen elérni.        

   Ezek után nézzük kellő tisztelettel, a teljes fényvisszaverődés mechanizmusát. Ha az üveghasábban haladó fénysugár lapos szögben próbál kilépni a levegőbe, akkor kilép ugyan, de egy kanyart végrehajtva újra visszatér az üvegbe. Azaz nem az üveghasáb geometriai határán tükröződik, hanem kilép az üvegből a környező, egyre gyengülő  erőtérbe, és abban kanyarodik. A kanyarodás oka ugyanaz, mint a prizma esetében volt. A hullám felső részére itt is erősebben hat a vákuum, illetve kevésbé erősen hat az üveg erőterének fékező hatása. Ezáltal a hullámnak a felső része mindig gyorsabban halad ezért aztán folytonosan kanyarodik. Végül is visszakanyarodik az üvegbe, és a határfelületen veszteség nélkül áthaladva ferdén lefelé folytatja útját. 

 

A sugármenet kritikus részét felnagyítva láthatjuk a fenti ábrán. A hullámokkal jelölt piros fény felső része fölött az ívelt piros nyíl mutatja a hullámvonulat felső részeinek nagyobb sebességét. A sebesség értékét c'-el jelöltük, amely valójában folytonosan változó sebesség. A hullámok alsó része ennél jóval kisebb, c'' változó sebességgel halad, ezáltal folytonosan lemarad.     

Minőségileg megváltozott kísérletet végezhetünk el, ha úgy helyezünk a kanyarodó sugár fölé egy újabb üveghasábot, hogy önmaguk nem érintkeznek, hanem csak az erőtereik. Az alsó hasábból kilépő sugár most is görbülni kezd, de a gyengülő alsó erőtérből részben kilépve hamarosan belekerül a felső hasáb erőterébe.  Itt megkezdi a felfelé görbülést, majd belép a felső üveghasábba. Az elterjedt megfogalmazás szerint a teljes visszaverődésre készülő fénysugár átmegy a két üveghasáb közötti résen, ha a rés mérete kisebb egy hullámhossznyi távolságnál. Most már értjük, hogy a közelítő szabály jó ugyan, de a folyamat minőségileg magasabb szinten játszódik le.

   Jó példa a két üveglap között ferdén áthatoló fény esetére a kálium-kloridból készített speciális optikai lencse.  Az apró sókristályok már közepes nyomással összesajtolva is szép átlátszó lencsévé alakulnak át.  Eközben a kristályok nem válnak folyékonnyá és nem olvadnak össze.  A fénysugár észrevétlenül átlépdel a sókristályok között visszamaradt keskeny réseken, láthatólag iránytörés nélkül. Ez egy szép, bár igen rejtett példája a teljes fénytörésnek, pontosabban a fénysugár kristályon kívüli ügyes ide-oda hajladozásának.

 

 

 

 

A fény hullámhossza lecsökken, amikor optikailag sűrűbb közegben halad. De vajon lecsökken-e az amplitúdója is? Az ábra három lehetőséget mutat be. Az A változat szerint a fénysugár az amplitúdóját az üvegben is megtartja. A második, B változat szerint az amplitúdó a hullámhossz csökkenésével együtt csökken. Nevezhetjük akár arányos kicsinyítésnek is. A C hullámvonulat valamiféle átmenetet képez az A és B változat között. A megtárgyalt kísérletek nem adnak alapot a kérdés eldöntésére. Az eddigi ábrákon a B verziót jelöltük.

 

 

* * *

Érdemes megfontolnunk, hogy mit is reagált egy mérvadó fizikus egy szaklap szerkesztője a fenti fénytörés elméletre. „Hát a csoportsebesség, hát a  fázissebesség, ezek hun maradtak?" Részéről e mondat azt jelenti, hogy egy valamire való fénytörés elmélethez nélkülözhetetlennek tartja ezeket a fogalmakat. Én továbbra is úgy gondolom, hogy ezek a régi fogalmak nem visznek előrébb, legalábbis engem nem. Ám tegyünk egy próbát! Hazánkban sok ezer egyetemista és végzett diák van fizikusi képesítés birtokában. Sőt, ott áll mögöttük akár ezer fizika tanár illetve professzor. Csak akad közülük néhány aki az ominózus kulcsfogalmak segítségével  megoldja a problémát. Ábra, magyarázó szöveg és lineáris algebra is - így lesz teljes. (Ne okozzon aggodalmat, hogy én még nem bukkantam efféle megoldásra a szakirodalomban.) Kérem, hogy publikálják a szaksajtóban vagy küldjék meg a címemre. A dolgozat jeligéje természetesen ez legyen: Csoportsebesség, fázissebesség.

 

Az ufóprobléma nem probléma. Sokmillió szemtanú látta, és sok ezer jól dokumentált eset fekszik irattárakban, manapság már  szándékosan kiszivárogtatva. Bárcsak ennyire biztos lenne a gluon, a graviton, a  Higgs-bozon, sőt az elektron létezése! A fizikusok nekem személyesen megígérték, hogy az elektront még az unokáim sem fogják látni! Ráadásul olyat is rebesgetnek, hogy esetleg nem is létezik

Mit kezdhetünk az ellentmondó tudományos nyilatkozatokkal? A  leghangosabbat és legvalószínűbbet hisszük el. Kell egy bázis, még téves is. A XXIII. század embere is elnéző mosollyal beszél majd korunk tudományáról, ahogyan mi a középkoriról. Benne a négy teknősbékával, hátukon a lapos Földdel. Azaz mielőbb abba kellene hagyni az agyonhallgatás taktikáját, úgy Ufó, mind új tudományos ötletek vonatkozásában!

 Tassi Tamás    .

aparadox.hupont.hu

 

E cikk eredetijének nyomtatható változata A4-es jpg formában elérhető a következő helyen: 

                       

                               1. oldal                              2. oldal

 

   << Vissza  Tovább >>  

         MÁGIA III.                                                    Fekete lyukak

Elolvasásra javasolt dolgozat: 

 7 Új magyar Nobel-díj esély

foton, elektromágneses hullám, spin, E=mc², tömeg, energia, ekvivalencia, Michelson, Morley, interferométer, 1887, óraparadoxon, Einstein, idődilatáció, relatív sebesség, cézium atomóra, Hafele, Keating, kísérlet, Kelly, atommag, proton, neutron, gluon, kvark, h hatáskvantum, Planck-állandó, vákuum, paradoxon, idődilatáció, új magyar Nobel díj, Alfred Nobel, Stockholmi Akadémia, Eötvös Loránd, Lénárd Fülöp, ELTE, nemzetközi ranglista, palládium, Ikerparadoxon, Lánczos Kornél, űrrakéta

Oldal: Fénysugarak erőtérben
aPARADOXON, a természettudomány ideiglenes kudarcai - © 2008 - 2024 - aparadox.hupont.hu

Az, hogy weboldal ingyen annyit jelent, hogy minden ingyenes és korlátlan: weboldal ingyen.

ÁSZF | Adatvédelmi Nyilatkozat