Kun fotoni törmää aineeseen

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Miten fotonin energia siirtyy aineeseen ?

Esimerkkicaset:

- mikroaaltofotoni osuu vesipisaraan. Vesi lämpenee
- infrapunafotoni osuu CO2-molekyyliin. CO2 saa vauhtia.
- Brillouinin sironta eli lasersäde aiheuttaa mekaanista liikettä (ääntä)

Siis lepomassaton fotoni voi antaa esim elektronille vauhtia, jolloin tämä irtoaa radaltaan. Hyökkääkö fotoni elektronin kimppuun vaiko sen sidoksen kimppuun, joka piti elektronin radallaan ? Toisaalta kyllä kai yksittäinen CO2-molekyyli voidaan kiihdyttää energian avulla, joten sidoksen kimppuun käymisestä ei voine puhua.

Jos kyse olisi jostain "säteilypaineesta", niin kai esim aurinko aiheuttaisi ison työntövoiman ?

Sivut

Kommentit (136)

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
OzziXX
Olisko tuo mikroaaltouuni kumminkin lähinnä sähkömagneettinen ilmiö..

Oliskohan valokin yhtälailla sähkömagneettinen ilmiö ?
Boysen
Jos kyse olisi jostain "säteilypaineesta", niin kai esim aurinko aiheuttaisi ison työntövoiman ?

Kyllähän se aiheuttaakin "säteilypaineen", jota myös aurinkotuuleksi kutsutaan. Avaruusalusten voimanlähteiksi on joissain tieteistarinoissa esitetty aurinkopurjetta.

Se että onko aurinkotuuli pelkkiä fotoneja vai muita hiukkasia, on sitten eri asia.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26898
Liittynyt16.3.2005
Boysen
Miten fotonin energia siirtyy aineeseen ?



Yleisesti sähkömagneettisen vuorovaikutuksen välityksellä.

Esimerkkicaset:

- mikroaaltofotoni osuu vesipisaraan. Vesi lämpenee




Fotoni absorboituu molekyyliin. Se luovuttaa liikemääränsä molekyylin liikkeeseen ja lopun energian virittämällä moelkyylin energeettisesti korkeammalle rotaatiotilalle.

Noin kansanomaisesti saa molekyylin pyörimään, joskaan sen pitemmälle ei rotaatiotiloja ja pyörivää makroskooppista kappaletta kannata vertailla, koska molekyylien rotaatiossa kvanttimekaaniset ilmiöt ovat niin hallitsevia.

- infrapunafotoni osuu CO2-molekyyliin. CO2 saa vauhtia.



Infrapunafotoni luovuttaa energiansa värähtelytilalle. Sen kananomaisena kuvauksena voi ajatella molekyyliä rakenteena, jossa atomit ovat toisissaan kiinni jousilla. Tökkäämällä atomia jouset saa värähtelemään. Liikemäärän säilyminen toteutuu myös, molekyyli saa fotonin liikemäärän ja lähtee liikkeelle. Ilmakehässä värähtelyvapausasteelle annettu energia siirtyy nopeasti rotaatio- ja liikevapausasteille molekyylin keskinäisissä törmäyksissä.

- Brillouinin sironta eli lasersäde aiheuttaa mekaanista liikettä (ääntä)



Fotonit vuorovaikuttavat kiteen akustisten fononien kanssa epäelastisesti (niin että niiden energia muuttuu). Fononit ovat hilavärähtelyjen kvantteja, akustiset fononit ovat pienitaajuista värähtelyä, esim- ääniaaltoja. Fononiin liittyy tietty energia ja liikemäärä, ja sironnassa nuo suureet säilyvät.

Siis lepomassaton fotoni voi antaa esim elektronille vauhtia, jolloin tämä irtoaa radaltaan. Hyökkääkö fotoni elektronin kimppuun vaiko sen sidoksen kimppuun, joka piti elektronin radallaan ? Toisaalta kyllä kai yksittäinen CO2-molekyyli voidaan kiihdyttää energian avulla, joten sidoksen kimppuun käymisestä ei voine puhua.



En oikein tiedä, miten elektroni ja sidos voidaan erottaa toisistaan. Tätä asiaa ei voi käsittää klassisesta fysiikasta lähtien. Pitää hyväksyä se suhteellisuusteoriasta ja kvanttielektrodynamiikasta seuraava mahdollisuus, että massaton fotoni voi kantaa liikemäärää.

Jos kyse olisi jostain "säteilypaineesta", niin kai esim aurinko aiheuttaisi ison työntövoiman ?

Auringon, ja mikä tahansa muukin, valo aiheuttaa työntövoiman. Paine on varsin pieni p=I/c, jossa I on säteilyn intensiteetti ja c valon nopeus. Se kuitenkin vaikuttaa geologisten ajanjaksijen aikana pienten kappaleiden ratoihin Aurinkokunnassa ja myös suurenergisissä laserkokeissa.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26898
Liittynyt16.3.2005
Ertsu

Kyllähän se aiheuttaakin "säteilypaineen", jota myös aurinkotuuleksi kutsutaan. Avaruusalusten voimanlähteiksi on joissain tieteistarinoissa esitetty aurinkopurjetta.

Se että onko aurinkotuuli pelkkiä fotoneja vai muita hiukkasia, on sitten eri asia.

Niin on, Aurinkotuuleksi kutsutaan Auringosta lähtevien hiukkasten virtaa. Pääasiassa protoneja ja elektroneja. Muistaakseni noiden liikemäärä aiheuttaa murto-osan siitä paineesta kuin säteily (vai oliko se toisinpäin).

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
Neutroni
Fotonit vuorovaikuttavat kiteen akustisten fononien kanssa epäelastisesti (niin että niiden energia muuttuu). Fononit ovat hilavärähtelyjen kvantteja, akustiset fononit ovat pienitaajuista värähtelyä, esim- ääniaaltoja. Fononiin liittyy tietty energia ja liikemäärä, ja sironnassa nuo suureet säilyvät.

Ääni ei koostu mistään hiukkasista, vaan on vain väliaineen värähtelyä, liikettä. Kuulijaa kohti tulevasta lentokoneesta tuleva ääni tulee kuulijan korviin samalla äänen nopeudella kuin loittonevasta koneesta tulevakin, vaikka taajuus onkin eri n.s. Dopplerin ilmiöstä johtuen.

Sen sijaan hiukkasmuotoiset konekiväärin luodit tulevat lähestyvästä koneesta nopeudella, joka on (lähes) koneen nopeuden ja luodin lähtönopeuden summa.

Vierailija

Fotonin absorboituminen aineeseen on jo vuorovaikutusta aineen kanssa. Samoin heijastuminen, oli heijastuva fotoni sama tai eri.

Mutta taipuminen ei liene ja aineen läpäisy ei ainakaan ole. Sironta on vähän siinä ja siinä, onko tiukka mutka törmäys vai ei.

En välitä tässä vaiheessa lineaarisesta/epälineaarisesta, tai kimmoisesta/elastisesta, vaan pelkästään siitä hetkestä kun fotonin ja kohteen välillä siirtyy energiaa.

Pitäiskö kouluissa kertakaikkiaan lopettaa hiukkasten kuvaaminen pieninä palloina ? Toisaalta jos kuvataan pilvinä, niin pitäisi selittää absorboituminen ja kimpoilu. Kumpi lienee vaikeampaa selittää.

Voisko olla niin, että massan läheisyys (vahva vuorovaikutus tms) saa fotonin muuttumaan aineeksi, ja sitten aineet törmää toisiinsa ? Tarvisi uskoa vain energian muuttuminen aineeksi, mikä olisi ehkä helpompaa hahmottaa kuin aineen ja energian vuorovaikutus. Tämä nyt tuli yhtäkkiä mieleen, ja teorioita on varmaan satoja.

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
Boysen
Pitäiskö kouluissa kertakaikkiaan lopettaa hiukkasten kuvaaminen pieninä palloina ? Toisaalta jos kuvataan pilvinä, niin pitäisi selittää absorboituminen ja kimpoilu. Kumpi lienee vaikeampaa selittää.

Vai pitäisikö kouluissa palata vanhaan aaltoliiketeoriaan ja unohtaa koko fotonit ? Aaaltoliike eli värähtelymuoto selvittää yhtä hyvin absorboitumisen ja kimpoilut. Samoin energian siirtymisen värähtelystä aineeseen.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26898
Liittynyt16.3.2005
Boysen
Fotonin absorboituminen aineeseen on jo vuorovaikutusta aineen kanssa. Samoin heijastuminen, oli heijastuva fotoni sama tai eri.

Mutta taipuminen ei liene ja aineen läpäisy ei ainakaan ole. Sironta on vähän siinä ja siinä, onko tiukka mutka törmäys vai ei.




Kvanttisähködynamiikassa, joka on tarkin sähkömagneettien säteilyn ja aineen vuorovaikusta kuvaava teoria, sironnat, taipumiset, heijastumiset, taitekertoimen vaikutukset ja vastaavat ilmiöt kuvataan absorboitumisilla ja emittoitumisilla.

En välitä tässä vaiheessa lineaarisesta/epälineaarisesta, tai kimmoisesta/elastisesta, vaan pelkästään siitä hetkestä kun fotonin ja kohteen välillä siirtyy energiaa.



No vuorovaikutusten perimmäinen olemus ja vaikutusmekanismi ovat tuntemattomia.

Pitäiskö kouluissa kertakaikkiaan lopettaa hiukkasten kuvaaminen pieninä palloina ? Toisaalta jos kuvataan pilvinä, niin pitäisi selittää absorboituminen ja kimpoilu. Kumpi lienee vaikeampaa selittää.



Et voi alkaa koulussa vääntää lapsille relativistista kvanttisähködynamiikkaa ilman, että näillä on vaadittavaa pohjatietoa. Fysiikka pitää oppia muutamalla kierroksella, aina tietoja syventäen.

Kyllä ne vuorovaikutukset kuvataan sillä tarkkuudella kun ne ylipäätään tunnetaan niille, jotka ottavat elämäntehtäväkseen fysiikan viemisen eteenpäin. Muiden kohdalla on loppujen lopuksi aika sama, millä tavalla joku hiukkasfysiikka opetetaan. He elävät kuitenkin tietämättöminä tai harhaluulojen kourissa koko ikänsä, eikä se haittaa heidän suoriutumisesta työssä tai vapaa-aikana, mitä sitten tekevätkään.

Voisko olla niin, että massan läheisyys (vahva vuorovaikutus tms) saa fotonin muuttumaan aineeksi, ja sitten aineet törmää toisiinsa ? Tarvisi uskoa vain energian muuttuminen aineeksi, mikä olisi ehkä helpompaa hahmottaa kuin aineen ja energian vuorovaikutus. Tämä nyt tuli yhtäkkiä mieleen, ja teorioita on varmaan satoja.

Vahvan vuorovaikutuksen sekoittaminen asiaan ei tee siitä yhtään hahmotettavampaa, päin vastoin. Kvanttiväridynamiikka (vahvaa vuorovaikutusta kuvaava teoria) on varsin karmea teoria, huomattavasti heikommin tunnettu ja varmennettu kuin kvanttisähködynamiikka. Kyllä erilaiset vuorovaikutuskentät näyttävät kuuluvan maailmaamme. Vaikkemme tiedä miksi ne ovat sellaisia kuin ovat, siitä miten ne toimivat on olemassa hirvittävän tarkasti havaintoja kuvaavia malleja. Niiden väkinäinen korvaaminen tuollaisilla hatusta revityillä muunnoksilla ei tuo mitään lisää kenenkään ymmärrykseen.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26898
Liittynyt16.3.2005
Ertsu

Vai pitäisikö kouluissa palata vanhaan aaltoliiketeoriaan ja unohtaa koko fotonit ? Aaaltoliike eli värähtelymuoto selvittää yhtä hyvin absorboitumisen ja kimpoilut. Samoin energian siirtymisen värähtelystä aineeseen.

Aivan alkeisopetuksessa se voi olla perusteltua (ja niin kai tehdäänkin), mutta jo yläastevaiheessa tarvitaan kvanttisähködynamiikkaa (fotonia). Kiinteän aineen ja atomifysiikassa on aivan pakko huomioida kvanttimekaniikka. Olettamalla luonto klassiseksi saadaan ennuste, että elektronit eivät voi sitoutua stabiileille tiloille atomiydinten ympärille. Atomien sitoutuminen toisiinsa molekyyleiksi, nesteiksi tai kiinteksi rakenteiksi ei myöskään ole klassisen sähkömagnetismin mukaan mahdollista. Joku tiukkapipo voi lyödä kivenmurikan käteen ja kysyä klassiselta teoreetikolta kiusalliseen sävyyn "mitäs tämä sitten on?".

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
Neutroni
Ertsu

Vai pitäisikö kouluissa palata vanhaan aaltoliiketeoriaan ja unohtaa koko fotonit ? Aaaltoliike eli värähtelymuoto selvittää yhtä hyvin absorboitumisen ja kimpoilut. Samoin energian siirtymisen värähtelystä aineeseen.



Aivan alkeisopetuksessa se voi olla perusteltua (ja niin kai tehdäänkin), mutta jo yläastevaiheessa tarvitaan kvanttisähködynamiikkaa (fotonia). Kiinteän aineen ja atomifysiikassa on aivan pakko huomioida kvanttimekaniikka. Olettamalla luonto klassiseksi saadaan ennuste, että elektronit eivät voi sitoutua stabiileille tiloille atomiydinten ympärille. Atomien sitoutuminen toisiinsa molekyyleiksi, nesteiksi tai kiinteksi rakenteiksi ei myöskään ole klassisen sähkömagnetismin mukaan mahdollista.

Jokainen uskollaan autuaaksi tulkoon.
Joku tiukkapipo voi lyödä kivenmurikan käteen ja kysyä klassiselta teoreetikolta kiusalliseen sävyyn "mitäs tämä sitten on?".

No siinähän se fotoni vasta on. Taitaa tulla vähän kuuma, kun sille annetaan ilmakehässä valon nopeus ??

Vierailija
Boysen
Miten fotonin energia siirtyy aineeseen ?

Esimerkkicaset:

- mikroaaltofotoni osuu vesipisaraan. Vesi lämpenee
- infrapunafotoni osuu CO2-molekyyliin. CO2 saa vauhtia.
- Brillouinin sironta eli lasersäde aiheuttaa mekaanista liikettä (ääntä)

Siis lepomassaton fotoni voi antaa esim elektronille vauhtia, jolloin tämä irtoaa radaltaan. Hyökkääkö fotoni elektronin kimppuun vaiko sen sidoksen kimppuun, joka piti elektronin radallaan ? Toisaalta kyllä kai yksittäinen CO2-molekyyli voidaan kiihdyttää energian avulla, joten sidoksen kimppuun käymisestä ei voine puhua.

Jos kyse olisi jostain "säteilypaineesta", niin kai esim aurinko aiheuttaisi ison työntövoiman ?

Olkoon molekyyli siilossa

Kulkekoon siilon lapi fotoni

Kaikissa siilon ylaosan pisteissa on nyt molekyylin
loytymistodennakoisuus suurempi

LISAKSI todennakoisyys etta loytyy hiukkasen nopempi
molekyyli on suurempi

PAITSI jos tiedat molekyylin olevan tietyssa paikassa,
silloin todennakoisyys sen loytymiseen muista paikoista
on nolla

Vierailija
Ertsu
OzziXX
Olisko tuo mikroaaltouuni kumminkin lähinnä sähkömagneettinen ilmiö..

Oliskohan valokin yhtälailla sähkömagneettinen ilmiö ?

Sen sitä saa kun kiireessä kirjoittaa

Siis tarkoitin, että eiköhän tuo mikroaaltouuni perustu ihan siihen että vesimolekyylit alkaa resonoida mikroaaltotaajuudella olevan magneettikentän tahdissa, eikä mihinkään (mikroaalto)fotonien pommitukseen

Vierailija

Olis kyllä hauskempaa jos fotoni liikkuisi hitaasti.

Voisi erottaa syyt ja seuraukset ajan perusteella helpommin. Kuinkahan paljon julkaistaan papereita, missä syy ja seuraus onkin mennyt sekaisin ? Tai on kolmas asia varsinainen syy vrt jäätelön myynti aiheuttaa hukkumisia, vaikka oikeasti jäätelön syönti aiheuttaa veden kertymistä keuhkoihin pienellä todennäköisyydellä erityisesti kesäisin ja rannan läheisyydessä.

Painovoima saisi olla myös huomattavasti vahvempi.
Tietäisimme että onko mokkula nyt energiana vaiko massana.

Jos kaikki on energiaa, niin massan täytyy olla joku sellainen seisova energiahila, joka reagoi gravitoneihin, mutta ei kuitenkaan varjosta niitä ? Vastaava kuin eristeen polarisoituminen sähkökentässä ? Kun mokkula on energiana, niin hila ei enää resonoi. Ei tarvita käsitettä lepomassa.

Massan reaktiot toiseen massaan voi selittää esim sähkömagn voimilla esim biljardin pelaaminen kaukana avaruudessa, missä ei ole painovoimakenttää. Tämä lienee ihan oikea totuus, ei kaksi protonia voi oikeasti törmätä, ja hyvä niin (tulisi fuusioita ihan liikaa).

Epälineaariset ilmiöt voi johtua esim värähtelyamplitudin saturaatiosta. Tuollaihan tehdään esim satojen GHz signaalit. Kello värähtelee muutaman gigahertsin, annetaan signaalin leikkaantua, ja suodatetaan muut taajuudet pois. Sitten vahvistetaan esim syntynyt 40. kertaluokan harmoninen taajuus.

Tuosta voisikin kehitellä että jokainen hiukkanen säteilee kaikkia taajuuksia, mutta sen ympärillä/lähellä on jotain, joka suodattaa suurimman osan taajuuksista pois. Esim elektroni on neutroni, jonka suodatin absorboi positiivisen varauksen ja suurimman osan gravitoneista, joten se vaikuttaa kevyeltä. Mitään inertiaa ei ole olemassakaan, joten sitä ei tarvi selittää.

EDIT: korjasin 19.12.2007 klo 14:33 kirjoitusvirheeni. Sana "absorboi" olikin tullut "abrosboi". Tarkemmat tiedot erheeseen johtaneista syystä saat esimieheltäni, joka kyttää tuossa nytkin ja hoputtaa.

Vierailija
jartsa

Olkoon molekyyli siilossa

Kulkekoon siilon lapi fotoni

Kaikissa siilon ylaosan pisteissa on nyt molekyylin
loytymistodennakoisuus suurempi

LISAKSI todennakoisyys etta loytyy hiukkasen nopempi
molekyyli on suurempi

PAITSI jos tiedat molekyylin olevan tietyssa paikassa,
silloin todennakoisyys sen loytymiseen muista paikoista
on nolla

EIKUN siilon sisalla on niinkun nouseva todennakoisyysvirtaus
jonkin aikaa fotonin lapimenemisen jalkeen

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
OzziXX
Ertsu
OzziXX
Olisko tuo mikroaaltouuni kumminkin lähinnä sähkömagneettinen ilmiö..

Oliskohan valokin yhtälailla sähkömagneettinen ilmiö ?



Sen sitä saa kun kiireessä kirjoittaa

Siis tarkoitin, että eiköhän tuo mikroaaltouuni perustu ihan siihen että vesimolekyylit alkaa resonoida mikroaaltotaajuudella olevan magneettikentän tahdissa, eikä mihinkään (mikroaalto)fotonien pommitukseen


Olen täysin samaa mieltä. Samaa mieltä olen myöskin valosähköisestä ilmiöstä. Piin elektronit alkavat resonoida tietyn taajuisen valon kanssa ja lähtevät liikkeelle.
Esim polkupyörän dynamon yhteydessä ei ole mitään fotonien raaka-ainesäiliötä, josta dynamo kehittää elektroneja ja lamppu sitten fotoneja.
Ei ainakaan minun polkupyörässäni.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat