Hoppa till innehåll
Meny
CDhistory
CDhistory

Q & A: Acceleration av ljus och elektronrörelse

Publicerat den december 23, 2021 av admin

Ahh, din första fråga är den enkla! Ljuset färdas med ljusets hastighet i vakuum, vilket är en konstant. Det finns alltså ingen acceleration eller avmattning.
Ljuset ”saktar dock ner” när det färdas genom material, som glas eller vatten. I verkligheten absorberas och återutsänds fotoner av atomerna i det material som ljuset färdas genom. Du kan räkna ut ljusets hastighet i ett material genom att dividera ljusets hastighet i vakuum (cirka 3 gånger 10^8 meter/sekund) med materialets brytningsindex, som till exempel är cirka 1,4 för de flesta sorters glas.
Ljuset reagerar på ett gravitationsfält och ändrar riktning (återigen, inte riktigt ”accelererande” — Einstein berättar att denna effekt kommer från det faktum att rum och tid inte är ”platta” och att ljusstrålarna bara följer det kortaste avståndet mellan två punkter, vilket kan vara krökt). När en foton färdas in i en gravitationspotential tar den upp energi och ändrar färg och blir ”blåförskjuten”. På vägen ut blir den ”rödförskjuten” när den förlorar energi. En observatör kommer dock alltid att se att fotonen färdas med ljusets hastighet när den når honom.
Elektroner rör sig hela tiden. Det finns två typer av ”evighetsmaskiner” – maskiner där delarna rör sig hela tiden, och maskiner från vilka man kan utvinna energi samtidigt som man lämnar dem i ursprungligt skick. Den första sorten bryter inte mot energihushållningen eller något annat — rörelsen kan fortsätta i all oändlighet utan att man lägger till eller drar ifrån energi — det finns ingen ”friktion” för elektroner i deras banor med lägsta energitillstånd runt atomkärnor. Det finns inte heller någon genomsnittlig hastighet för dessa elektroner, men om du skulle göra en mätning av den momentana hastigheten hos en elektron i en atom vid varje tidpunkt kommer du att finna att den är i rörelse.
Vad som gör allt detta okej är att elektronerna inte kan förlora energi om de redan befinner sig i sitt lägsta energitillstånd. Kvantmekaniken har den märkliga egenskapen att det finns något sådant som ett lägsta energitillstånd, vilket vanligtvis är ett tätt bundet tillstånd där elektronen befinner sig nära kärnan i en atom. Om den kommer närmare i genomsnitt måste man begränsa den till en mindre rymdvolym. Om man begränsar elektroner till små rumvolymer ökar deras hastighets väntevärde (samtidigt som man minskar den elektrostatiska potentiella energin eftersom motsatta laddningar attraheras). Vid en lycklig jämvikt är energin minimerad – om man för elektronen närmare måste den röra sig snabbare, vilket ökar energin, om man tar bort den måste den röra sig snabbare, vilket ökar energin, om man tar bort den måste den röra sig snabbare och den elektrostatiska potentiella energin är högre.
Tom

(publicerad den 22/10/2007)

Lämna ett svar Avbryt svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *

Senaste inläggen

  • Acela är tillbaka:
  • OMIM Entry – # 608363 – KROMOSOM 22q11.2 DUPLIKATIONSSYNDROM
  • Kate Albrechts föräldrar – Lär dig mer om hennes far Chris Albrecht och hennes mor Annie Albrecht
  • Temple Fork Outfitters
  • Burr (roman)

Arkiv

  • februari 2022
  • januari 2022
  • december 2021
  • november 2021
  • oktober 2021
  • september 2021
  • augusti 2021
  • juli 2021
  • juni 2021
  • maj 2021
  • april 2021
  • DeutschDeutsch
  • NederlandsNederlands
  • SvenskaSvenska
  • DanskDansk
  • EspañolEspañol
  • FrançaisFrançais
  • PortuguêsPortuguês
  • ItalianoItaliano
  • RomânăRomână
  • PolskiPolski
  • ČeštinaČeština
  • MagyarMagyar
  • SuomiSuomi
  • 日本語日本語
©2022 CDhistory | Drivs med WordPress och Superb Themes
Meny
CDhistory