בשער-קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער בפייסבוק - קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל
דף הבית   |   על בשער   |   פעילויות בשער   |   ספר אורחים   |   צור קשר      רשימת תפוצה
 
 
 > שלח שאלה למומחה
 
 
 
     כל התחומים
     
     
     
     אסטרופיזיקה
     אפיגנטיקה
     ארכיאולוגיה
     הנדסת חשמל
     הנדסת מזון
     השכלה גבוהה
     חינוך
     כימיה
     מדעי המוח
     מדעי כדור הארץ
     פרקינסון
     קרימינולוגיה
     קרקע ומים
     ננוטכנולוגיה
     הנדסה
     מדעי המחשב
     כימיה
     ביולוגיה
     פיזיקה
     רפואה
     מתמטיקה
     מדעי הסביבה
     גיאוגרפיה
     מוט"ב
     הוראת המדעים
     אזרחות
     כלכלה
     היסטוריה
     משפטים
     פסיכולוגיה
     תנ"ך
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 > בשער האזרחות
 
 
 > הרצאות מומחים ברשת
 
 
 > רשימת תפוצה
 
 > חתום בספר האורחים
 
 > כניסה לשואלים רשומים
 
 
 > English
 
שאלה מספר 10205 - התעקמות אור תאריך: 29/8/2019
תחומי דעת:  פיזיקה  
למה האור מאט כאשר הוא עובר דרך חומר?
תשובה מאת: פרופ' אורן כהן
   

 

שלום כרם,

ראשית תשובה במשפט אחד: בחומר, האור מתקדם כאשר חלק מן האנרגיה שלו כל הזמן נבלע, ואחר כך נפלט וחוזר לקרן האור. תהליך זה מאט את מהירות ההתקדמות של קרן האור.

 

ותשובה מעמיקה יותר:   

  1. יש מספר "מהירויות" לאור בחומר. למשל, "מהירות הפאזה" מציינת את מהירות גל הנושא (אור הינו גל של שדה אלקטרו-מגנטי). "מהירות חבורה" מציינת בקרוב את המהירות של השיא של פולס אור. למיטב זכרוני, בתיכון לומדים רק על מהירות פאזה ולכן אתייחס רק אליה.  
  1. מהירות הפאזה של אור בחומר נתונה ע"י היחס בין מהירות  האור בריק (בערך 300,000 ק"מ לשנייה ומסומן באות c) ואינדקס השבירה בחומר שמסומן באות n. אינדקס השבירה תלוי בתדר (צבע) האור. אינדקס השבירה של רב החומרים המוכרים בתחום האור הנראה הינו גדול מאחד. בחומרים אלו, מהירות הפאזה אכן איטית  יחסית למהירות האור בריק. אם זאת, יש חומרים בהם אינדקס השבירה קטן מאחד (n<1) בהם מהירות הפאזה גבוהה מ c. אינדקס השבירה גם יכול להיות אפס (מהירות פאזה אינסופית) או שלילית (היפוך כיוון התקדמות גל הנושא).  אם כך, ראוי לשאול מדוע מהירות הפאזה משתנה כאשר הוא עובר בחומר.
  1. כאשר קרינה אלקטרומגנטית (אור) נעה בחומר, השדה האלקטרומגנטי מנדנד את האלקטרונים (וחלקיקים טעונים אחרים). האלקטרונים מתנדנדים, ולכן פולטים בעצמם קרינה אלקטרומגנטית בתדר הנדנוד. כלומר, הגל האלקטרומגנטי נע בחומר יחד עם גל שמתאר את נדנוד האלקטרונים (גל קיטוב). צימוד זה משנה את מהירות הפאזה של הגל האלקטרומגנטי. במילים אחרות, כאשר גל אלקטרומגנטי נכנס לחומר, חלק מן האנרגיה שלו מומר לגל קיטוב. תוך כדי ההתקדמות בחומר, הגל האלקטרומגנטי וגל הקיטוב מחליפים ביניהם כל הזמן אנרגיה. חילופים אלו משנים את מהירות הפאזה של הגלים.  
  1. מהירות הפאזה אינה מתארת מהירות של גודל שמעביר אינפורמציה ולכן העובדה שמהירות הפאזה יכולה להיות יותר גבוהה ממהירות האור בריק אינה עומדת בסטירה לתורת היחסות הפרטית.
  1. בחומר, יש לאור מהירות פאזה, מהירות חבורה ומהירויות נוספות. בריק, כל המהירות האלו מקבלות אותו ערך: c.
  1. למעשה, אפילו בריק צפוי שמהירות הפאזה של האור תהייה שונה מ c אם עוצמת האור מספיק גבוהה. זה נובע מכך שאפילו הריק לא לגמרי ריק מחלקיקים, אלה מלא בזוגות "וירטואליים" ורק אור עם עוצמה מספיק גבוהה ירגיש את נוכחות הזוגות. האנושות עדיין לא הצליחה לייצר אור עם עוצמה כזו, אך צפוי שזה יקרה בשנים הקרובות.

 

 

 

פרופ' אורן כהן
פיזיקה
הטכניון
הוסף תגובה הדפס שאלה      שלח לחבר      שאלות מועדפות
שלח שאלה למומחה   |   שמור כדף הבית   |   הוסף למועדפים   |   תנאי שימוש באתר   |   Powered By Art-Up