Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,9914.40.html
Дата изменения: Sun Apr 10 03:48:53 2016
Дата индексирования: Sun Apr 10 03:48:53 2016
Кодировка: Windows-1251
А почему именно 300 000 ? - стр. 3 - Горизонты науки о Вселенной

A A A A Автор Тема: А почему именно 300 000 ?  (Прочитано 5885 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 966
  • Рейтинг: +71/-15
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #40 : 16.08.2005 [18:39:11] »
Хартиков Сергей Какие теперь будут вопросы? Спрашивайте - я уточню.

"Атомы среды в этом случае представляют из себя осцилляторы, которые переизлучают волну дальше. И так поступает каждый атом, на котором происходит рассеяние."

В многомиллионном городе милионы мобилов и сотни мачт, все излучают. Кроме того есть радио, телевидение, разные искровые разряды и много чего еще. Туго приходится этим атомам, всех надо переизлучить на всех частотах. Как по Вашему это происходит? С атомом?
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"

Оффлайн EVV

  • *****
  • Сообщений: 2 850
  • Рейтинг: +6/-3
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #41 : 16.08.2005 [20:37:19] »
Хартикову Сергею

Давайте, попробуем уточнить.

Для начала уберем среду и рассмотрим монохроматическую волну в вакууме. Есть групповая скорость? С какого перепуга скажете Вы и будете правы. Для простого гармонического процесса все математически просто. Но и физику все вроде пока понятно. Гармоническая волна иммет право распространяться в эфире или если угодно в физическом вакууме с определенной скоростью, а именно с так называемой фазовой и пусть мы считаем ее равной С.

Теперь меняем условия и включаем ДВА монохроматических источника с разной частотой. Среды опять нет. Зачем она нам? Если мы включаем источники одновременно, то теперь мы можем наблюдать не просто распространение фронта излучения в пространстве, но и явления интерференции от двух наших источников. Меняя задержки, сдвиг частот и геометрию расположения наших источников мы можем насладиться многообразием всевозможных  интерфереционных картинок. НО! передний фронт распространения излучения от источника включившегося хоть на долю мгновения раньше и знать не будет о наших упражнениях и наслаждениях! Он гордо будет переть вперед со скоростью С, как бы Вы ни махали руками ему вослед. Вы с этим согласны?

Теперь сообразите, чего стоят все рассуждения о 'муаровых узорах', 'зайчиках на Луне' и прочей лабуде, связанной с понятием групповая скорость по отношению к гордой независимости переднего (да и заднего тож) фронта.
Да, не спорю, есть такой мелкий частный очень ограниченный в практическом применении случай распространения волн, когда можно для простоты рассуждений на отрезке между передним и задним фронтами ввести так называемую 'групповую' скорость. Такой мелкий частный случай гипотетически может иметь место быть. Ну и что?

Теперь о распространении волны в среде. Цитирую: 'Волна распространяется в среде, поэтому механизм ее следующий: исходная волна от источника (вышки) частично рассеивается на атомах среды. Атомы среды в этом случае представляют из себя осцилляторы, которые переизлучают волну дальше. И так поступает каждый атом, на котором происходит рассеяние. Рассеянное излучение в рассеивается на следующих атомах, которые в свою очередь переизлучают дальше и т.д.'
Итак. Свободно по эфиру со скоростью С волна идти больше не может. Мешают атомы. Они так их разтак поглощают наше любимое излучение, некоторое время его имеют и только спустя некое дельта т выплевывают опять в свободное пространство.  Да, возможно с другой фазой, а может, о господи, и частотой! Чего с него, дурбалая (атома) возьмешь! Он может! Тормозят сволочи! Кошмар!!!
Получается однако полный бедлам. Первичная (честная, монохроматическая) волна, желающая идти со скоростью С. Вторичные, запазывающие, "двинутые" то бишь переизлученные волны. 'Смешались в кучу кони, люди'. Возникает  "мутная вода" и простор для всяких фокусов-покусов.
Вы утверждаете, что разобраться в этом бедламе можно без проблем. Просто надо ввести новую фазовую скорость (которая не связана со скоростью первичной несущей волны в вакууме) которая будет некой фиктивной характеристикой сложного волнового процесса в среде, ввести новую сущность под фамилией 'групповая скорость', которую будем фиксировать по скорости распространения 'пучностей' в среде же и дело в шляпе.
Да. Лохов так можно уконтрапупить. Согласен.
А вот я суть этих рассуждений не улавливаю, поэтому они меня не удовлетворяют. Может быть потому, что передо мной не стоит задача дать объяснение любой ценой.
Интересно. Неужели такая задача стоит перед Вами?

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #42 : 16.08.2005 [20:52:26] »
     Цитата sas: "В многомиллионном городе милионы мобилов и сотни мачт, все излучают. Кроме того есть радио, телевидение, разные искровые разряды и много чего еще. Туго приходится этим атомам, всех надо переизлучить на всех частотах. Как по Вашему это происходит? С атомом?"

     Уважаемый sas, я думаю, Вас не удивляет, как в обычном воздухе могут одновременно распространяться совершенно разные по направлению и амплитуде звуковые волны. Ведь в многомиллионном городе молекулам воздуха тоже приходится очень туго - все эти звуковые волны надо передать совершенно в разных направлениях.

     Если удивляет: для всех этих волн применим принцип суперпозиции. С одной стороны, он является опытным фактом. С другой стороны, он является следствием линейности уравнений осциллятора для малых возмущений: колебания осциллятора в этих случаях всегда можно представить как сумму нескольких колебаний. Для сильных возмущений принцип суперпозиции неприменим.
     Можете поэкспериментировать: бросьте в воду два камня и посмотрите, как волны от них "пройдут сквозь друг друга". Для более подробной информации посмотрите "Курс общей физики" Сивухина (том 1).

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #43 : 16.08.2005 [21:19:37] »
     Уважаемый EVV, Вы слишком эмоциональны.

     1. Я писал, что исходное излучение в большинстве материалов (например, в стекле) лишь частично рассеивается на "осцилляторах среды". Результирующее излучение представляет из себя сумму (суперпозицию) волн от всех осцилляторов и исходной волны. Все эти волны движутся с одинаковой скоростью - "c".

     2. Цитата: "Они так их разтак поглощают наше любимое излучение, некоторое время его имеют и только спустя некое дельта т выплевывают опять в свободное пространство.  Да, возможно с другой фазой, а может, о господи, и частотой!"

        Я не писал, что "с другой частотой". Осцилляторы излучают с той же самой частотой.

     3. Цитата: "Тормозят сволочи!"

        Никто ничего не тормозит. Фронт электромагнитного излучения распространяется со скоростью "c". И в пустом пространстве и в веществе. Всего лишь из-за суперпозиции возникают гребни, "движущиеся" со скоростью выше или ниже "c".

     4. Цитата: "Теперь меняем условия и включаем ДВА монохроматических источника с разной частотой. Среды опять нет. Зачем она нам? Если мы включаем источники одновременно, то теперь мы можем наблюдать не просто распространение фронта излучения в пространстве, но и явления интерференции от двух наших источников. Меняя задержки, сдвиг частот и геометрию расположения наших источников мы можем насладиться многообразием всевозможных  интерфереционных картинок. НО! передний фронт распространения излучения от источника включившегося хоть на долю мгновения раньше и знать не будет о наших упражнениях и наслаждениях! Он гордо будет переть вперед со скоростью С, как бы Вы ни махали руками ему вослед. Вы с этим согласны?"

       Включите близко расположеннные источники в противофазе: вообще никакая суммарная волна распространяться не будет.

      5. Фронт электромагнитной волны в среде и в пустоте распространяется со скоростью "c". Если Вы считаете, что в среде фронт волны распространяется со своей фазовой скоростью (которая или больше или меньше "c"), то расскажите, в каких опытах это проявляется.

Оффлайн EVV

  • *****
  • Сообщений: 2 850
  • Рейтинг: +6/-3
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #44 : 16.08.2005 [22:08:30] »
Уважаемый EVV, Вы слишком эмоциональны.

     
      5. Фронт электромагнитной волны в среде и в пустоте распространяется со скоростью "c".

Уважаемый Сергей!
Извините за эмоциональность. Иногда действительно перегибаю. Не со зла.
Но,  похоже,  я услышал от Вас то, чего хотел.
Спасибо.

Mase

  • Гость
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #45 : 16.08.2005 [22:34:13] »
        Никто ничего не тормозит. Фронт электромагнитного излучения распространяется со скоростью "c". И в пустом пространстве и в веществе. Всего лишь из-за суперпозиции возникают гребни, "движущиеся" со скоростью выше или ниже "c".

Сергей. Честно говоря я тоже подзабыл и теперь путаюсь в этом всем этом.

Но все же в веществе или диэлектрике ФРОНТ электромагнитного излучения наверное будет распространяться медленнее, чем "с", а не "с".
И быстрее этого информацию не передать.

Могу привести простой эксперимент. Распространение прямоугольного импульса в коаксиальном кабеле имеет скорость порядка 2/3 "с".

Возьмем коаксиальный кабель длиной метров 200 - такую бобину (например телевизионный РК75, 75 Ом волновое сопротивление).
Подключим начало к одному каналу осциллгграфа, конец - к другому каналу.
На конце кабеля подключим резистор соответсвующий волновому сопротивлению кабеля, т.е. 75 Ом, чтобы электромагнитный импульс не отразился назад, хотя это не так важно, просто удобнее.
На вход подадим прямоугольный импульс. Ну, например, длительностью 100ns и фронтами в 1ns.
Поскольку дисперсия в таком кабеле достаточна низка для этих частот, то этот импульс-пакет не расплывется сильно и появится на выходе практически без потерь
- малоразмытый и четкий.
Мы сможем точно сказать по времени задержке на осциллографе, что время распространения импульса около 1 микросекунды при длине кабеля в 200 метров, что дает скорость распространения фронта в 2/3 "с".

Если бы диэлектрик из кабеля вынули - это то пространство, где распространяется волна - между центральной жилой и оплеткой, то скорость бы возросла до "c". Например в витой паре на воздухе или распространение сигнала вдоль двух двумя параллельных проводников на воздухе будет иметь "с"
СВЧ волноводы также будут иметь "с".

Не могу сказать, что кабель - хороший пример для распространения волн в открытом пространстве.
Но уверен, что сверх-короткий импульс света пройдет от источника к приемнику медленнее, если в пространство между ними поместить кусок стекла с неким коэффициентом преломления, а не воздушный промежуток.


Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #46 : 17.08.2005 [00:32:16] »
     Уважаемый Mase, Вы совершенно правы! Просто в дискуссии с EVV мне пришлось использовать понятие "фронт" в отношении конкретных волн, излучаемых источником или атомами вещества (осцилляторами).
     Конечно, опыт, приведенный Вами, а также и другие опыты (и для веществ с отрицательным показателем преломления) всегда дают задержку фронта волны на выходе из среды (по сравнению с "c") - даже, когда фазовая скорость результирующей волны в веществе больше "c".
     Просто EVV придерживался (или еще придерживается?) мысли, будто фазовая скорость любой волны (т.е. скорость "гребней") в точности равна скорости фронта волны.

     Чтобы не было двусмысленностей еще раз скажу:
     1. Скорость каждой отдельной волны (исходной или переизлученной атомом-осциллятором) равна "c" (это те волны, которые используются по принципу суперпозиции для формирования результирующей волны).
     2. Результирующая волна (сумма, суперпозиция всех волн - исходной и атомов среды) может иметь фазовую скорость как выше, так и ниже "c".
     3. Скорость фронта этой результирующей волны в среде никогда не превышает "c".

Оффлайн george telezhko

  • *****
  • Сообщений: 5 359
  • Рейтинг: +27/-6
  • Мне нравится этот форум!
    • George Telezhko. Gravitation and Perception
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #47 : 17.08.2005 [01:03:47] »
А отсюда и ответ на вопрос о значении фазы на фронте волны: она, в общем случае, не равна константе. Нет такого ограничения на волну.

Оффлайн bukren

  • ***
  • Сообщений: 191
  • Рейтинг: +0/-1
  • Время - жизнь!
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #48 : 22.08.2005 [04:43:37] »
    BOB-у
    Реальный свет - это смесь фотонов самых разных характеристик. Разных по направлению, частот, поляризации. Именно скорость такого света была впервые замерена. Конечно это скорость групповая. Но говорить о каких либо, распространяющихся линейно, волновых пакетах в реальном свете нет смысла, так как векторная картинка не одномерна, а трехмерна и дискретна (кванты). Если уж идеализировать, то наверное надо оговорить правила игры. Монохроматическое синусоидальное одномерное излучение наиболее подходяще в качестве эталонного. В этом случае скорость света будет такой же характеристикой среды распространения волн, как скорость волн для других сред. Например, скорость распространения упругих волн зависит от модуля упругости и плотности среды. Исходя из сказанного есть смысл ввести еще одно понятие - физическая скорость света на эталонной волне. В эталонной волне фазовая и групповая скорость совпадают, хотя по смыслу физическая скорость ближе к фазовой.
    P.S.
    Кому интересно, о фазовой и групповой скоростях может почить в популярной книге Б.Б. Кадомцева, В.И. Рыдника "Волны вокруг нас".

bob

  • Гость
Re: А почему именно 300 000 ?
« Ответ #49 : 22.08.2005 [12:06:32] »
    BOB-у
    Реальный свет - это смесь фотонов самых разных характеристик. Разных по направлению, частот, поляризации. Именно скорость такого света была впервые замерена. Конечно это скорость групповая. Но говорить о каких либо, распространяющихся линейно, волновых пакетах в реальном свете нет смысла, так как векторная картинка не одномерна, а трехмерна и дискретна (кванты). Если уж идеализировать, то наверное надо оговорить правила игры. Монохроматическое синусоидальное одномерное излучение наиболее подходяще в качестве эталонного. В этом случае скорость света будет такой же характеристикой среды распространения волн, как скорость волн для других сред. Например, скорость распространения упругих волн зависит от модуля упругости и плотности среды. Исходя из сказанного есть смысл ввести еще одно понятие - физическая скорость света на эталонной волне. В эталонной волне фазовая и групповая скорость совпадают, хотя по смыслу физическая скорость ближе к фазовой.
    P.S.
    Кому интересно, о фазовой и групповой скоростях может почить в популярной книге Б.Б. Кадомцева, В.И. Рыдника "Волны вокруг нас".

О границах применимости "модели плоской волны" см. начало "Вопросов по теории электромагнитного поля" здесь же. Согласен, не всегда уместное приближение. Волна квантовая и имеет сложную форму, по крайней мере, сферическое приближение в дальней зоне. Но это сложно и на практике обычно ее "уплощают".
P.S. Книжка хорошая.