Fotony podświatłowe
Jeśli światło rozchodzi się wolniej niż cw ośrodku takim jak powietrze, co dzieje się ze sposobem, w jaki fotony „doświadczają” czasu? Często mówi się, że foton nie „doświadcza” czasu, ponieważ jego płaszczyzna jednoczesności całkowicie pokrywa się z linią świata. Ale dzieje się tak nie dlatego, że jest to foton, ale dlatego, że podróżuje w c . Jeśli fotony przemieszczają się z prędkością podświtową, czy to znaczy, że „doświadczają” czasu? Co się dzieje z (spoczynkową) masą fotonu podświatłowego? Czy ma jakąś masę efektywną?
Odpowiedzi
Fotony są bezmasowymi cząstkami elementarnymi, zgodnie z definicją w modelu standardowym i zawsze przemieszczają się z prędkością cw próżni, gdy są mierzone lokalnie.
Teraz istnieją dwa sposoby wyjaśnienia / zinterpretowania na tej stronie, dlaczego sama prędkość światła jest wolniejsza niż cw ośrodku, a poszczególne fotony zawsze poruszają się z prędkością c, gdy są mierzone lokalnie:
1.
W ośrodku prawdą jest, że samo światło porusza się z prędkością mniejszą niż prędkość c, ale poszczególne fotony same nadal podróżują z prędkością c między atomami, w próżni.
Najprostszy obraz jest taki, że światło zawsze porusza się z prędkością światła. Ale w materiale porusza się z prędkością światła, aż uderzy w atom. Następnie jest wchłaniany i ponownie emitowany w tym samym kierunku, co zajmuje niewielką ilość czasu. Im częściej się to dzieje, tym mniejsza efektywna średnia prędkość. Im gęstszy materiał, tym więcej atomów przeszkadza.
Dlaczego światło porusza się wolniej w gęstszym ośrodku?
Jest to czoło falowe, które w rzeczywistości porusza się z prędkością mniejszą niż cw próżni.
Może moja odpowiedź pomoże to zrozumieć:
Czy fotony faktycznie zwalniają w ośrodku, czy też spadek prędkości jest po prostu widoczny?
Tak więc poszczególne fotony przemieszczają się z prędkością c między atomami / cząsteczkami i oddziałują z nimi, a ta interakcja wymaga czasu, dlatego klasyczne czoło fali zwalnia i jest to proporcjonalne do gęstości ośrodka, ponieważ im więcej atomów / molekuł do interakcji, tym więcej czasu to zajmuje.
2.
Samo światło rozchodzące się przez medium nie powinno być traktowane oddzielnie od materii / medium, przez które przechodzi.
Światło zawsze porusza się z (lokalną) prędkością c, ale światło w ośrodku to nie tylko światło i dlatego jego prędkość może być mniejsza niż c. Światło jest oscylującym polem elektromagnetycznym, a kiedy przechodzi przez cokolwiek, co zawiera naładowane cząstki (tj. Jakąkolwiek materię zbudowaną z elektronów i protonów), pole elektryczne światła oddziałuje z tymi ładunkami. Kiedy światło oddziałuje z ładunkami, musimy opisać układ światło / materia za pomocą nowej funkcji falowej, która obejmuje wszystkie oddziałujące ze sobą składniki. Oznacza to, że światło nie jest już czysto światłem - mamy układ kwantowy, który miesza światło z naładowanymi cząstkami. To mieszanie wytwarza kwazicząstkę zwaną polarytonem, która ma niezerową masę cząstki, więc porusza się z prędkością mniejszą niż prędkość światła.
Czy prędkość światła może być $c$ w powietrzu lub innym medium?
Zatem odpowiedź na twoje pytanie jest taka, że będziemy mieć układ kwantowy, zawierający fotony i cząstki materii / ośrodka, z nową funkcją falową opisującą oba.