محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
سرعت نور در خلاء در حدود 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است و در محیط هایی مانند هوا یا آب و یا شیشه این سرعت به ترتیب بیشتر کاهش خواهد یافت.
و در بررسی آن این استدلال مطرح است که در چنین محیط و فضایی چون چگالی ماده و اتم ها افزایش یافته است پس سرعت نور هم کاهش می یابد در حالی که در محیط خلاء تقریبا وجود ذرات و اتم ها نزدیک به صفر است.
حالا این سئوال مطرح می شود که آیا ممکن است که انواع میدان های کوانتومی و مغناطیسی و الکتریکی و غیره هم مانند ذرات اتمی موجب کند شدن سرعت نور شوند؟
و به عبارتی آیا ممکن است که خود خلاء هم به دلیل داشتن چنین میدان هایی و یا حتی میدان های ناشناخته دیگری موجب محدودیت سرعت نور شده باشند؟
پس به نظر شما آیا محیطی رقیق تر از خلاء البته نه از نظر وجود ذرات (چون در خلاء تقریبا ماده ای وجود ندارد) بلکه از نظر کاهش اثرات میدان های شناخته شده و یا ناشناخته دیگری که منجر به افزایش سرعت نور شود وجود دارد؟
و در بررسی آن این استدلال مطرح است که در چنین محیط و فضایی چون چگالی ماده و اتم ها افزایش یافته است پس سرعت نور هم کاهش می یابد در حالی که در محیط خلاء تقریبا وجود ذرات و اتم ها نزدیک به صفر است.
حالا این سئوال مطرح می شود که آیا ممکن است که انواع میدان های کوانتومی و مغناطیسی و الکتریکی و غیره هم مانند ذرات اتمی موجب کند شدن سرعت نور شوند؟
و به عبارتی آیا ممکن است که خود خلاء هم به دلیل داشتن چنین میدان هایی و یا حتی میدان های ناشناخته دیگری موجب محدودیت سرعت نور شده باشند؟
پس به نظر شما آیا محیطی رقیق تر از خلاء البته نه از نظر وجود ذرات (چون در خلاء تقریبا ماده ای وجود ندارد) بلکه از نظر کاهش اثرات میدان های شناخته شده و یا ناشناخته دیگری که منجر به افزایش سرعت نور شود وجود دارد؟
- rohamavation
نام: roham hesami radرهام حسامی راد
محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2
عضویت : سهشنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴
پست: 3289-
سپاس: 5494
- جنسیت:
تماس:
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
خلا یک محیط بدون ذراته خلأ کامل با فشار گازی صفر مطلق به طور کلی مفهومیه ببین خلاء از نظر تئوری فضایی خالی از ماده هستش . . بر این اساس خلاء مطلق نه در طبیعت و نه در آزمایشگاههای ما وجود نداره.انرژی حرارتی انرژی است که یک جسم در اثر حرکت مولکول های آن ایجاد می کنه. این بدان معنی است که تا زمانی که مولکول های اجسام دارای انرژی جنبشی باشن به صفر مطلق نمی رسن. یعنی که اگر خلا کامل وجود داشته باشه (در داخل خلا هیچ مولکول یا موجی وجود نداره) ، در داخل خلا zero صفر مطلق خواهد بود زیرا هیچ مولکولی وجود نداره این معنی که آنها نمی توانند انرژی جنبشی داشته باشن . بنابراین من فکر می کنم که در یک خلا کامل صفر مطلق باشه طبق تعریف انرژی حرارتی به انرژی جسمی گفته می شود که در اثر حرکت مولکول های آن ایجاد میشه. این بدان معنیه که تا زمانی که مولکول های اجسام دارای انرژی جنبشی باشن به صفر مطلق نمی رسن ما طبق قانون سوم ترمو صفر مطلق نداریم پس خلا کامل هم نداریم خوب شما میگی آیا ممکن است که نور سریعتر باشه؟سرعت حرکت نور در خلاء دقیقاً 299792458 متر در ثانیه هست ببین اگه به معادلات ماکسول سر بزنیم دقیق بهت میگم کمی حق با شماست
در تئوری میدان کوانتومی، خلاء حالتی است که حاوی دقیقاً صفر ذره در هر نقطه از فضا و در همه زمانها است.
از سوی دیگر، فضای خالی بین ماده (یعنی چیزی که به طور غیررسمی خلاء نامیده میشه) هرگز کاملاً خالی نیست. هنوز هم با میدان های ناشی از ماده پره. درست مانند فضای بین خورشید و سیارات خالی نیست بلکه پر از میدان گرانشی است.
در فیزیک کلاسیک، نور به عنوان یک نوع موج الکترومغناطیسی توصیف میشه. که پیشبینی میکند سرعت c که امواج الکترومغناطیسی (مانند نور) در خلاء منتشر میشن به ظرفیت توزیع شده و اندوکتانس خلاء مربوط میشه که به ترتیب به عنوان ثابت الکتریکی ε0 شناخته میشود. و ثابت مغناطیسی μ0 با معادله${\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}\ .}$ طبق معادلات ماکسول $\begin{array}{r}{\vec{\nabla} \cdot \vec{E}=0} \\ {\vec{\nabla} \cdot \vec{B}=0} \\ {\vec{\nabla} \times \vec{E}=-\frac{\partial \vec{B}}{\partial t}} \\ {\vec{\nabla} \times \vec{B}=\mu_{0} \epsilon_{0} \frac{\partial E}{\partial t}}\end{array}$لذا$\frac{\partial^{2} \Psi}{\partial x^{2}}=\frac{1}{v^{2}} \frac{\partial^{2} \Psi}{\partial t^{2}}$نیچه $\frac{1}{v^2} = \mu_0 \epsilon_0$با استفاده از معادلات ماکسول معادله موج برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی بازیابی می شود. از این معادلات، ماکسول فرض کرد که نور را می توان به عنوان یک موج الکترومغناطیسی در نظر گرفت زیرا میدان های الکتریکی و مغناطیسی معادله موج را با سرعت فاز c حل می کنن.از فرم دیفرانسیلی معادلات ماکسول به معادله موج میرسم . با گرفتن کرل از دو طرف قانون فارادی . با گرفتن کرل از رابطه بالا$\large \triangledown \times ( \triangledown \times E ) = \triangledown \times - \frac{\partial B}{\partial t} = - \frac{\partial }{\partial t} (\triangledown \times B)$
$\large \triangledown \times ( \triangledown \times E ) = \triangledown ( \triangledown . E) - \triangledown^{2}E$چون$\triangledown . E = 0$لذا$\large \triangledown ( \triangledown . E ) - \triangledown^{2}E = - \mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{\partial^{2} E}{\partial t^{2}}$پس$\large \Rightarrow \triangledown^{2}E = \mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{\partial^{2} E}{\partial t^{2}}$
معادله موج الکترومغناطیسی وقانون امپر$\large \triangledown^{2} H = \varepsilon \mu \frac{ \partial{^2} H }{ \partial t^{2} }$ حال $\large \frac{\partial^{2} E}{\partial x^{2}} = \mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{\partial^{2} E}{\partial t^{2}}$جواب عمومی معادله $\large f ( k ( x - v t ) ) + g ( k ( x - v t ) )$پس$\large E = E_{0} \sin [ \frac{ 2 \pi }{ \lambda } (x - vt) ]$
پارامتر E0 ، دامنه میدان الکتریکی است. حال دو سمت ا با گرفتن مشتق زمانی و مکانی$\large \frac{\partial^{2} E}{\partial x^{2}} = - E_{0} (\frac{ 2 \pi }{ \lambda })^{2} \sin [ \frac{ 2 \pi }{ \lambda } (x - vt) ]$و$\large \frac{\partial^{2} E}{\partial t^{2}} = - E_{0} (\frac{ 2 \pi }{ \lambda })^{2} \sin [ \frac{ 2 \pi v }{ \lambda } (x - vt) ]$
لذا$\large - E_{0} (\frac{ 2 \pi }{ \lambda })^{2} \sin [ \frac{ 2 \pi }{ \lambda } (x - vt) ] = - \mu_{0} \varepsilon_{0} E_{0} (\frac{ 2 \pi v }{ \lambda })^{2} \sin [ \frac{ 2 \pi }{ \lambda } (x - vt) ]$و$\large \Rightarrow (\frac{ 2 \pi }{ \lambda })^{2} = \mu_{0} \varepsilon_{0} (\frac{ 2 \pi v }{ \lambda })^{2}$حالا $\large \Rightarrow 1= \mu_{0} \varepsilon_{0} v^{2}$
دقت کن $\epsilon_0=4\pi\times10^{-7}\,{\rm F/m}$و$\mu_0\sim9\times10^{-12}\,{\rm H/m} $ رو دارم
نفوذپذیری مغناطیسی خلاءوگذردهی بستگی داره$\epsilon_0 \approx 5.203 \times 10^{-12}\ \mathrm{F/Smoot}$و$\mu_0 \approx 7.380 \times 10^{-8}\ \mathrm{H/Smoot}$
تراوایی مغناطیسی یکی از ویژگیهای هر محیط است که به آن ضریب نفوذپذیری مغناطیسی نیز میگویند. این ضریب رابطهٔ بین چگالی شار مغناطیسی (B) و شدت میدان مغناطیسی (H) را تعیین میکنه. واحد تراوایی مغناطیسی هانری بر متره${\mathbf {B}}=\mu {\mathbf {H}},
$عدم قطعیت اندازه گیری 4 قسمت در میلیارد بسیار ناچیز است، یعنی 0.0000001% نگران نباش
. این مقدار نظری سرعت فاز امواج نور دقیقاً 299792458 متر برثانیه است..توجه کن که در اینجا محاسبات را در محیط خلأ (نهایت سرعت نور) انجام میدم. از این حیث چگالی بار ρ و چگالی جریان J را در معادلات فوق صفر فرض کردم. دو پارامتر ضریب گذردهی الکتریکی ε و مغناطیسی μ به طور کلی خواص الکترومغناطیسی محیط را مشخص میکنن. اندیس صفر مقدار این دو پارامتر را در خلأ که عددی ثابته بیان میکنه
یعنی 100 درصد درسته؟
هیچ چیز هرگز 100٪ دقیق نیستش زیرا همیشه خطاهای سیستماتیک در فرآیند اندازه گیری وجود دارد (حتی اگر انسان های کامل آزمایش ها را انجام دهند). بنابراین، نه، 100٪ دقیق نیستش. چون که مقادیر در حال حاضر به طور رسمی در SI تعریف شدن${\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}\ .}$
مطلقاً پیش بینی سرعت نور نیست. سرعت نور به گونه ای تعریف می شود که مقدار مشخص و دقیقی داشته باشد. این همان چیزی است که اساس تعریف متر را تشکیل میده. اگر کسی بیاید و اندازه گیری دقیق تری از سرعت نور انجام دهد، در واقع سرعت نور را تغییر نمیده متر را تغییر می دهد.در مورد μ0 هم همینطور و ε0: هر دو مقادیر تعریف شده ای دارند و اگر افزایش دقت آزمایشی منجر به اختلاف شود، مثلاً در مقدار نیروی اندازه گیری شده بین بارها یا جریان ها این اختلاف با تغییر مقادیر μ0 برطرف نمی شود و ε0
(یا هر ارزش رسمی دیگر). در عوض با تنظیم کالیبراسیون دستگاه مورد استفاده برای اندازهگیری انجام میشود تا نتیجه دلخواه را بدهد. این دستگاه احتمالاً (در نهایت) بخشی از روش استاندارد جدید برای بازتولید آزمایشی دقیق متر، کیلوگرم، آمپر یا هر چیز دیگری خواهد شد.$\mu_0 = \qy{4\pi\cdot10^{-7}}{H/m}$ ببین ${\displaystyle \varepsilon _{0}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {1}{c_{0}^{2}\mu _{0}}}\approx 8.854\,187\,8128(13)\times 10^{-12}{\text{ F/m }}}$
در تئوری میدان کوانتومی، خلاء حالتی است که حاوی دقیقاً صفر ذره در هر نقطه از فضا و در همه زمانها است.
از سوی دیگر، فضای خالی بین ماده (یعنی چیزی که به طور غیررسمی خلاء نامیده میشه) هرگز کاملاً خالی نیست. هنوز هم با میدان های ناشی از ماده پره. درست مانند فضای بین خورشید و سیارات خالی نیست بلکه پر از میدان گرانشی است.
در فیزیک کلاسیک، نور به عنوان یک نوع موج الکترومغناطیسی توصیف میشه. که پیشبینی میکند سرعت c که امواج الکترومغناطیسی (مانند نور) در خلاء منتشر میشن به ظرفیت توزیع شده و اندوکتانس خلاء مربوط میشه که به ترتیب به عنوان ثابت الکتریکی ε0 شناخته میشود. و ثابت مغناطیسی μ0 با معادله${\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}\ .}$ طبق معادلات ماکسول $\begin{array}{r}{\vec{\nabla} \cdot \vec{E}=0} \\ {\vec{\nabla} \cdot \vec{B}=0} \\ {\vec{\nabla} \times \vec{E}=-\frac{\partial \vec{B}}{\partial t}} \\ {\vec{\nabla} \times \vec{B}=\mu_{0} \epsilon_{0} \frac{\partial E}{\partial t}}\end{array}$لذا$\frac{\partial^{2} \Psi}{\partial x^{2}}=\frac{1}{v^{2}} \frac{\partial^{2} \Psi}{\partial t^{2}}$نیچه $\frac{1}{v^2} = \mu_0 \epsilon_0$با استفاده از معادلات ماکسول معادله موج برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی بازیابی می شود. از این معادلات، ماکسول فرض کرد که نور را می توان به عنوان یک موج الکترومغناطیسی در نظر گرفت زیرا میدان های الکتریکی و مغناطیسی معادله موج را با سرعت فاز c حل می کنن.از فرم دیفرانسیلی معادلات ماکسول به معادله موج میرسم . با گرفتن کرل از دو طرف قانون فارادی . با گرفتن کرل از رابطه بالا$\large \triangledown \times ( \triangledown \times E ) = \triangledown \times - \frac{\partial B}{\partial t} = - \frac{\partial }{\partial t} (\triangledown \times B)$
$\large \triangledown \times ( \triangledown \times E ) = \triangledown ( \triangledown . E) - \triangledown^{2}E$چون$\triangledown . E = 0$لذا$\large \triangledown ( \triangledown . E ) - \triangledown^{2}E = - \mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{\partial^{2} E}{\partial t^{2}}$پس$\large \Rightarrow \triangledown^{2}E = \mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{\partial^{2} E}{\partial t^{2}}$
معادله موج الکترومغناطیسی وقانون امپر$\large \triangledown^{2} H = \varepsilon \mu \frac{ \partial{^2} H }{ \partial t^{2} }$ حال $\large \frac{\partial^{2} E}{\partial x^{2}} = \mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{\partial^{2} E}{\partial t^{2}}$جواب عمومی معادله $\large f ( k ( x - v t ) ) + g ( k ( x - v t ) )$پس$\large E = E_{0} \sin [ \frac{ 2 \pi }{ \lambda } (x - vt) ]$
پارامتر E0 ، دامنه میدان الکتریکی است. حال دو سمت ا با گرفتن مشتق زمانی و مکانی$\large \frac{\partial^{2} E}{\partial x^{2}} = - E_{0} (\frac{ 2 \pi }{ \lambda })^{2} \sin [ \frac{ 2 \pi }{ \lambda } (x - vt) ]$و$\large \frac{\partial^{2} E}{\partial t^{2}} = - E_{0} (\frac{ 2 \pi }{ \lambda })^{2} \sin [ \frac{ 2 \pi v }{ \lambda } (x - vt) ]$
لذا$\large - E_{0} (\frac{ 2 \pi }{ \lambda })^{2} \sin [ \frac{ 2 \pi }{ \lambda } (x - vt) ] = - \mu_{0} \varepsilon_{0} E_{0} (\frac{ 2 \pi v }{ \lambda })^{2} \sin [ \frac{ 2 \pi }{ \lambda } (x - vt) ]$و$\large \Rightarrow (\frac{ 2 \pi }{ \lambda })^{2} = \mu_{0} \varepsilon_{0} (\frac{ 2 \pi v }{ \lambda })^{2}$حالا $\large \Rightarrow 1= \mu_{0} \varepsilon_{0} v^{2}$
دقت کن $\epsilon_0=4\pi\times10^{-7}\,{\rm F/m}$و$\mu_0\sim9\times10^{-12}\,{\rm H/m} $ رو دارم
نفوذپذیری مغناطیسی خلاءوگذردهی بستگی داره$\epsilon_0 \approx 5.203 \times 10^{-12}\ \mathrm{F/Smoot}$و$\mu_0 \approx 7.380 \times 10^{-8}\ \mathrm{H/Smoot}$
تراوایی مغناطیسی یکی از ویژگیهای هر محیط است که به آن ضریب نفوذپذیری مغناطیسی نیز میگویند. این ضریب رابطهٔ بین چگالی شار مغناطیسی (B) و شدت میدان مغناطیسی (H) را تعیین میکنه. واحد تراوایی مغناطیسی هانری بر متره${\mathbf {B}}=\mu {\mathbf {H}},
$عدم قطعیت اندازه گیری 4 قسمت در میلیارد بسیار ناچیز است، یعنی 0.0000001% نگران نباش
. این مقدار نظری سرعت فاز امواج نور دقیقاً 299792458 متر برثانیه است..توجه کن که در اینجا محاسبات را در محیط خلأ (نهایت سرعت نور) انجام میدم. از این حیث چگالی بار ρ و چگالی جریان J را در معادلات فوق صفر فرض کردم. دو پارامتر ضریب گذردهی الکتریکی ε و مغناطیسی μ به طور کلی خواص الکترومغناطیسی محیط را مشخص میکنن. اندیس صفر مقدار این دو پارامتر را در خلأ که عددی ثابته بیان میکنه
یعنی 100 درصد درسته؟
هیچ چیز هرگز 100٪ دقیق نیستش زیرا همیشه خطاهای سیستماتیک در فرآیند اندازه گیری وجود دارد (حتی اگر انسان های کامل آزمایش ها را انجام دهند). بنابراین، نه، 100٪ دقیق نیستش. چون که مقادیر در حال حاضر به طور رسمی در SI تعریف شدن${\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}\ .}$
مطلقاً پیش بینی سرعت نور نیست. سرعت نور به گونه ای تعریف می شود که مقدار مشخص و دقیقی داشته باشد. این همان چیزی است که اساس تعریف متر را تشکیل میده. اگر کسی بیاید و اندازه گیری دقیق تری از سرعت نور انجام دهد، در واقع سرعت نور را تغییر نمیده متر را تغییر می دهد.در مورد μ0 هم همینطور و ε0: هر دو مقادیر تعریف شده ای دارند و اگر افزایش دقت آزمایشی منجر به اختلاف شود، مثلاً در مقدار نیروی اندازه گیری شده بین بارها یا جریان ها این اختلاف با تغییر مقادیر μ0 برطرف نمی شود و ε0
(یا هر ارزش رسمی دیگر). در عوض با تنظیم کالیبراسیون دستگاه مورد استفاده برای اندازهگیری انجام میشود تا نتیجه دلخواه را بدهد. این دستگاه احتمالاً (در نهایت) بخشی از روش استاندارد جدید برای بازتولید آزمایشی دقیق متر، کیلوگرم، آمپر یا هر چیز دیگری خواهد شد.$\mu_0 = \qy{4\pi\cdot10^{-7}}{H/m}$ ببین ${\displaystyle \varepsilon _{0}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {1}{c_{0}^{2}\mu _{0}}}\approx 8.854\,187\,8128(13)\times 10^{-12}{\text{ F/m }}}$
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
در حال حاضر سئوالم مربوط به محیط خلاء کلاسیک که سرعت نور در آن با توجه به ثابت های فیزیکی تقریبا 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است نیست و سئوال اصلی این است که آیا در فضا ممکن است فضایی وجود داشته باشد که این ثابت های فیزیکی ای که حداکثر سرعت نور را به 300 هزار کیلومتر بر ثانیه محدود کرده اند وجود نداشته باشند و یا اثرات این ثابت ها کاهش پیدا کرده باشد؟
و یا آیا می توان به صورت آزمایشگاهی چنین محیطی را ایجاد کرد که در آن سرعت نور به بیش از 300 هزار کیلومتر بر ثانیه و یا حتی دو یا چند برابر برسد؟
و یا آیا می توان به صورت آزمایشگاهی چنین محیطی را ایجاد کرد که در آن سرعت نور به بیش از 300 هزار کیلومتر بر ثانیه و یا حتی دو یا چند برابر برسد؟
- rohamavation
نام: roham hesami radرهام حسامی راد
محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2
عضویت : سهشنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴
پست: 3289-
سپاس: 5494
- جنسیت:
تماس:
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
من جوابتونو اول دادم اول شما باید فشار صفر ایجاد کنی شما باید به دمای صفر مطلق برسی که خلاف قانون سوم ترمودینامیک هستقانون سوم ترمودینامیک بیان می کنه که با نزدیک شدن دما به صفر مطلق آنتروپی یک سیستم به یک مقدار ثابت نزدیک میشه. آنتروپی یک سیستم در صفر مطلق معمولاً صفره و در همه موارد فقط با تعداد حالتهای پایه متفاوتی که دارد تعیین میشه.$\color {white} { S = k \ln Ω } S = k \ln Ω \color {white} { S = k \ln Ω }$شما میتونی کاری کنی هیچ فیلدی نباشه و دما صفر باشه .درهیچ کجای عالم نیستش .حال نحوه تهیه این حالت در عمل بحثدیگه هستش. مشکلات عملی و نظری وجود داره.خلاء کامل به حالتی گفته میشه مطلقا فاقد ذرات و بدون ماده باشه کیهان شامل گرد و غبار و اتم های هیدروژنه ببین و همچنین بدون فوتون باشه هیچ فیلدی مثل گرانش و الکترومغناطیس . دستیابی به این حالت به صورت تجربی غیرممکنه زیرا حذف ماده تقریباً غیرممکنه و حذف تمام فوتون ها غیرممکنه. از آنجایی که مقداری انرژی نیز در دسترسه ذرات مجازی می توانند به درون و خارج بشن عزیز من حتی بدون هیچ اتمی در داخل فضا باز هم تشعشع وجود داره تنها در صورتی که تمام تشعشعات حذفبشن می تونی دمای آن منطقه را مطابق با دمای صفر مطلق توصیف کنی میتونی از هیچ انرژی بگیری .ایجاد هم کردی مقادیر شماذدقیقتره ولی با اختلاف خیلی کم سرعت نور بیشتری داری.همین بعدش تا فوتون وارد شود دیگه خلا مطلق نداری گفتم هیچ فبلدی نباشه هیچ جنبش نباشه
- [email protected]
نام: م. ج. معروف به گربه ی زَبادی
محل اقامت: تهران
عضویت : پنجشنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹
پست: 1458-
سپاس: 514
- جنسیت:
تماس:
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
سلام
من یه زمانی حس میکردم اگه ما به جای یه لیتر آب، یه لیتر "پاد آب" داشته باشیم که از پادماه تشکیل شده باشه، ضریب شکستش باید معکوس ضریب شکست آب باشه و مثلاً سرعت نور توش بجای اینکه نصف بشه، دو برابر میشه. دقیقاً یادم نیست که انگیزهی این ایده توی ذهنم چی بود ولی احتمالاً اشتباه میکردم!
من یه زمانی حس میکردم اگه ما به جای یه لیتر آب، یه لیتر "پاد آب" داشته باشیم که از پادماه تشکیل شده باشه، ضریب شکستش باید معکوس ضریب شکست آب باشه و مثلاً سرعت نور توش بجای اینکه نصف بشه، دو برابر میشه. دقیقاً یادم نیست که انگیزهی این ایده توی ذهنم چی بود ولی احتمالاً اشتباه میکردم!
- rohamavation
نام: roham hesami radرهام حسامی راد
محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2
عضویت : سهشنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴
پست: 3289-
سپاس: 5494
- جنسیت:
تماس:
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
سرعت میدان الکترومغناطیسی بستگی به محیطی داره که امواج از طریق نفوذپذیری دی الکتریک و مغناطیسی در آن منتشر میشن .
چرا از اول اینقدر کند است؟ چه چیزی باعث میشود که سریعتر پیش نرود؟
آیا دما در خلاء صفر است؟
دمای یک گاز تک اتمی ایده آل معیاری از میانگین انرژی جنبشی اتم های اونه
حالا اگر تمام ذرات را از کادر زیر حذف کنم دما صفر می شود؟
اگر از تعریف زیر استفاده کنم دما میانگین انرژی جنبشی ذراته. سپس بدون ذرات - بدون دما. در نگاه اول به نظر می رسه که این پاسخ به اندازه کافی خوب جالب نیست اما اگر بخوام «میانگین اسپین» یا «میانگین شارژ» را محاسبه کنم اگر ذره ای برای محاسبه داده ها وجود نداشته باشه این پارامترها معنی ندارن.مفهوم دما در خلاء کامل (به معنای عدم وجود همه اجسام) معنی نداره.
در ساده ترین حالت، اگر می خواین دمای یک نمونه را اندازه گیری کنی باید دماسنج را به آن وصل کنی. مولکول های این اجسام برهم کنش می کنن و در نهایت به تعادل حرارتی می رسن. سپس دماسنج مقداری کالیبراسیون داره که به شما میگه دمای فلان مطابق با فلان تکان دادن مولکول های اونه. خوب، باید واضح باشه که برای این کار مفهوم تعادل حرارتی ضروریه. اما اگر مولکول های نمونه بسیار کم باشن تعادل حرارتی به دست نمیاد به ویژه صفر.
در مورد تابش هم بدون تابش الکترومغناطیس و بدون فوتون چگونه اندازه میگیری
همچنین توجه داشته باشید که در واقعیت چیزی به نام خلاء نداریم انرژی جنبشی متوسط است
$\displaystyle 1/N \sum_{i=1}^N m_i*v_i^2/2$
آیا صفر مطلق در خلاء کامل امکان پذیره
انرژی حرارتی انرژی یک جسمه که در اثر حرکت مولکول های آن به وجود میاد. یعنی که تا زمانی که مولکول های یک جسم دارای انرژی جنبشی باشن به صفر مطلق نمی رسه. یعنی که اگر خلاء کامل وجود داشته باشه (اصلاً هیچ مولکولی یا امواج در خلاء وجود نداشته باشه)
این بدان معناست که تا زمانی که مولکول های یک جسم دارای انرژی جنبشی باشن به صفر مطلق نمیرسه
حتی بدون هیچ اتمی در داخل فضا باز هم تشعشع وجود خواهد داشت. تنها در صورتی که تمام تشعشعات حذف بشن می تونید دمای آن منطقه را مطابق با دمای صفر مطلق توصیف کنید.
آیا برای ایجاد یک خلاء کامل انرژی بی نهایت لازمه
آیا برای ایجاد یک خلاء کامل (در یک جعبه ماکروسکوپی) انرژی بی نهایت لازمه؟
زیرا رسیدن به صفر مطلق در تعداد محدودی از مراحل مغایر با قانون سوم ترمودینامیک است.
کتاب درسی به تغییر آنتروپی سیستم اشاره داره. در حالی که کتاب درسی صحیح است که صفر مطلق را هرگز نمی توان به دست آورده بیان آن مبنی بر اینکه تغییر آنتروپی بی نهایته اشتباهه. از تفسیر نادرست از تعریف تغییر آنتروپی ناشی می شود:
$dS = \frac{\text{đ}q_{rev}}{T}$جایی که $\text{đ}q_{rev}$ جریان گرمای برگشت پذیر به سیستمه
بیین با یک سیستم در 0K شروع کنم و سپس آن را تا دمای $T = T'$ گرم کنم . سپس $\Delta S =\int_{0}^{T'} dS= \int_{0}^{T'}\frac{\text{đ}q_{rev}}{T}$
بین در نظر بگیرم که چه اتفاقی میافته وقتی اولین مقدار بینهایت گرماه đq را جاری میکنم وارد سیستم شود. و برای آسان کردن محاسبه اجازه بدین LET جریان گرما را برگشت پذیر فرض کنم (لازم نیستش که اینطور باشه اگر اینطور نبوده فقط باید یک فرآیند برگشت پذیر پیدا کنم که منرا به همان حالت نهایی برسونه. به محض این که این کار را انجام بدم دما دیگر صفر نیست! و هنگامی که دما به بالای صفر می رسه تکینگی Singularityناپدید میشه ببین محاسبات ما در آن برقرار نیست صفر مطلق حالتی است که آنتالپی و آنتروپی صفر ه و دیگر نگرانی در مورد تغییر بی نهایت آنتروپی ندارم
اما، ممکن است بپرسین در مورد ریاضیات در همان ابتدا زمانی که دما واقعاً صفره چطور؟ در اینجا، برای محاسبه صحیح تغییر آنتروپی باید از یک حد استفاده کنم با تشخیص اینکه هر دو T و đq به صفر نزدیک می شوند. ساده ترین راه برای درک این موضوع، در نظر گرفتن Debye $T^3$ است دبای واحد گشتاور دوقطبی مولکول ها است قانون، که ظرفیت گرمایی با حجم ثابت جامدات را با نزدیک شدن به صفر مطلق مدل می کنه$C_v = C_v(T) = k T^3$، جایی که k
یک ثابت است، و جایی که من نوشته ام $C_v(T)$به عنوان یک شاخص صریح که$C_v$ وابسته به دما ست از آنجایی که برای یک فرآیند برگشت پذیر با حجم ثابت $\text{đ}q_{rev} = C_v(T) dT$
من دارم $\Delta S= \int_{0}^{T'}\frac{\text{đ}q_{rev}}{T} = \int_{0}^{T'}\frac{C_v(T)}{T} dT = \int_{0}^{T'}\frac{k T^3}{T} dT=\int_{0}^{T'}k T^2 dT$
یعنی در ارزیابی آنچه برای $dS = \frac{\text{đ}q_{rev}}{T}$ اتفاق می افته به عنوان T→0، باید در نظر گرفت که هم برای صورت و هم برای مخرج چه اتفاقی می افتهبه نظر من اشتباه نویسندگان کتاب درسی در عدم درک این موضوع بوده. واضح است که وقتی یک فرم تابعی معقول برای đq پیدا کنم در حد T→0، تکینگی از بین میره به این فکر کنید در حجم ثابت، $dS=\frac{C_v}{T} dT$. وقتی به صفر مطلق نزدیک می شوید فقط T نیست که به 0 می رسه ; $C_v$ به 0 میره همچنین. و از آنجایی که $C_v$ به 0 میره سریعتر از T به 0 میره ،$\frac{C_v}{T}$ به 0 میره. یعنی اشتباه در فرض این است که $C_v$
ثابته این نیست در اینجا راه دیگری وجود داره که میتونیم بفهمیم که بیانیه کتاب درسی اشتباهه ترمودینامیک به ما اجازه میدهد، در اصل، آنتروپی مطلق را برای هر ماده تعیین کنیم. آنتروپی مطلق با ادغام تغییر آنتروپی از صفر مطلق به هر دمایی که ماده در آن باشد به دست میاد
آنتروپی مطلق در $\text {Absolute entropy at } T' \equiv S(T') =\Delta S_{0 \rightarrow T'}= \int_{0}^{T'}\frac{\text{đ}q_{rev}}{T}$
اگر آنتروپی بین 0K تغییر کنه
و هر دمای بالاتری بی نهایت باشد، آنتروپی مطلق همه مواد واقعی نیز بی نهایت خواهد بود [مگر اینکه ماده در صفر مطلق باشد که دست نیافتنی است
زیرحالتها در مکانیک آماری به پیکربندیهایی میگیم که یک سیستم میتواند اختیار کنه. اگر تعداد ریزحالتهای مربوط به یک سیستم برابر با Ω باشهه در این صورت آنتروپی چنین سیستمی را میتوان مطابق با رابطه $\color {white} { S = k \ln Ω } S = k \ln Ω \color {white} { S = k \ln Ω }$
با توجه به رابطه من برای سیستمی با یک ریزحالت (Ω=1) یا همان سیستم قرار گرفته در دمای صفر مطلق مقدار زیر برای آنتروپی بدست میاد $\begin {align*} \color {white} { { S = k \ln Ω } S = k \ln Ω } S & = k \ln \Omega \\[4pt] &= k \ln ( 1 ) \\[4pt] &=0 \color {white} { { S = k \ln Ω } S = k \ln Ω } \end{align*}$
در عمل، صفر مطلق یک دمای ایدهآل محسوب میشه که غیر قابل دسترسه . قانون سوم ترمودینامیک بیان میکنه که آنتروپی هر ماده کریستالی کامله در دمای صفر مطلق، برابر با صفره $\large \lim_{T \to 0} \Delta S = 0$
مقادیر آنتالپی در هنگام تغییر فاز ماده باید اندازهگیری بشهبا فرض اینکه تغییر آنتالپیِ ناشی از تغییر فاز یک ماده برابر با $\delta H$ در این صورت مقدار افزایش آنتروپی نیز $\color {white} {\dfrac { Δ H _ { } } { T }} \dfrac { Δ H _ { } } { T } \color {white} {\dfrac { Δ H _ { } } { T }}$ظرفیت حرارتی C که برای یک ماده تعریف میشه برابر با مقدار انرژی مورد نیاز به منظور افزایش دما به اندازه ۱ واحده.
$\color {white} {\dfrac { Δ H _ { } } { T } } S _ { 0 \rightarrow T } = \int _ { 0 } ^ { T } \dfrac { C _ p } { T } d t \color {white} { \dfrac { Δ H _ { } } { T } }$
ببین که خود ضریب نیز وابسته به دماست$\color {white} { \dfrac { Δ H _ { } } { T } } S_ { 0 \rightarrow T} = \int _ { 0 } ^ { T } \dfrac { C _ p ( T ) } { T } d t \color {white} { \dfrac { Δ H _ { } } { T } }$ پس برای $\large \Delta S _ { s y s }$ سیستم تغییر آنتروپی $\color {white} {Δ S ^ o = \sum ν S ^ o _ { 298 }} Δ S ^ o = \sum ν S ^ o _ { 298 }(\ {products} ) − \sum ν S ^ o _ { 298 } (\ { reactants } ) \color {white} {Δ S ^ o = \sum ν S ^ o _ { 298 }}$
خوب تو بالا من فکر کنم من فکر می کنم اشتباهم از فرض وجود دمای صفر مطلق ناشی میشه . فرمولم باید به صورت زیر اصلاح بشه$\Delta S =\lim _{{T_1}\to 0}\int_{T_1}^{T_2}\frac{c_v(T)\mathrm dT}{T}$و این تقسیم بر صفر نیستش. این شامل یک فرم نامشخصه. زیرا زمانی که$T_1\to 0$ پس $c_v(T)\to 0$
اشتباه اینه که من ظرفیت حرارتی را cv فرض کرد م همراه با این واقعیت که آنتروپی باید در صفر مطلق محدود باشهیعنی که $c_v$ باید به عنوان T ناپدید بشه به صفر میرسه به این قانون سوم ترمودینامیک میگن
.بحث خودمان میدونم در ظاهر دما بر سرعت نور تاثیر نمی گذاره. نور یک موج الکترومغناطیسی است و برای انتشار نیازی به محیط مادی نداره.نور نشان دهنده دما نیستش اما دما نشان دهنده میانگین انرژی جنبشی ذرات در یک ماده است. بنابراین بله من میگم درسته ببین سرعت نور در یک محیط به طور معکوس با چگالی نوری (یا ضریب شکست) متناسبه - طبق تعریف.
درسته که چگالی نوری ارتباط مستقیمی با چگالی «عادی» (جرم بر حجم) نداره من در مورد تغییر چگالی نوری با دما متخصص نیستم اما حدس می زنم: برای هوا چگالی با افزایش دما کاهش می یابد و بنابراین چگالی نوری کاهش می یابه .همه مواد معمولی که در برابر نور شفاف هستند دارای ضریب انبساط دمایی مثبتند هنگامی که گرم می شن کمی متورم می شوند و از این رو چگالی آنها کاهش می یابد. کاهش چگالی باعث می شود ضریب شکست به نسبت کاهش یابه من میدونم سرعت نور $v_{\textrm{light}}={\frac {1}{\sqrt {\mu \varepsilon }}}$ وابسطه هست .منظورم در محیطه .ما ضریب شکست داریم
منم میدونم در صفر مطلق، حجم گاز ایده آل به صفر نزدیک می شود.برای نور $\large n = \sqrt{ \frac{ \varepsilon }{ \varepsilon_{0} } }$ ضریب شکست اینطور محاسبه میشه برای جسم چگالی و دما $\rho=\rho_r[1+b(T-T_r)]$
تراکم به عنوان تابعی از دما؟منظور شما این هست دیگه ساده بگم دما موجب افزایش حجم و نهایتا کاهش دانسیته میشه اگر چگالی ρr را در برخی از دمای Tr تعریف کنم ، فرمول زیر برای چگالی وجود دارد:
$\rho=\rho_r[1+b(T-T_r)]$
جایی که ρ چگالی در دمای T است و b ضریب انبساط مکعبی نامیده می شود ، در دما و چگالی مرجع (ρr و Tr) ارزیابی می شود.
این یک تقریب خطی است که برای دامنه های کم دما معتبر است - به طور کلی ، وابستگی چگالی به دما و فشار (معادله حالت) هر عملکرد پیچیده ای است که به دلیل ساختار داخلی ماده است: برای آب ، حتی یکنواخت کاهش نمی یابد مکانیک آماری روشهایی را برای تقریبی معادله حالت برای یک مدل معین از ماده توصیف می کند ، اما معمولاً در هیچ معادله قابل خواندن انسان به صورت تحلیلی قابل بیان نیست (یک استثنا قابل توجه معادله گاز است). معمولاً روابط اندازه گیری می شوند به طور کلی ، چگالی را می توان با تغییر فشار یا دما تغییر داد. افزایش فشار همیشه چگالی ماده را افزایش می دهد. افزایش دما به طور کلی چگالی را کاهش می دهد ، اما استثناهای قابل توجهی در این تعمیم وجود دارد. به عنوان مثال ، چگالی آب بین نقطه ذوب آن در 0 درجه سانتی گراد و 4 درجه سانتی گراد افزایش می یابد.در مقابل ، چگالی گازها به شدت تحت تأثیر فشار قرار می گیرد. چگالی یک گاز ایده آل است${\displaystyle \rho ={\frac {MP}{RT}},}{\displaystyle \rho ={\frac {MP}{RT}},}$ جایی که M جرم مولی است ، P فشار است ، R ثابت جهانی گاز است و T دمای مطلق است. این بدان معنی است که چگالی یک گاز ایده آل می تواند با دو برابر شدن فشار ، یا با نصف کردن دمای مطلق دو برابر شود.در صورت انبساط حرارتی حجمی در فشار ثابت و فواصل کوچک دما ، وابستگی دما به چگالی است:${\displaystyle \rho ={\frac {\rho _{T_{0}}}{1+\alpha \cdot \Delta T}}}$ در گازها ${P = ρRT}$ تراکم پذیرند.اول از همه ، گرما می تواند یک ردیاب منفعل باشد که بر جریان تأثیر نمی گذارد ، این اساساً به این معنی است که شما معادله انتقال و انتشار مقیاس را برای دما (یا انرژی اگر شما دارید) حل می کنید ، که در علامت گذاری خود خوانده می شود${\partial{T}\over\partial t} +({\bf u}\cdot\nabla){T}=\alpha\nabla^2{T}+Q$
که در آن α ضریب انتشار حرارتی است و Q منابع گرمایی هستند
چگالی مایعات به دما وابسته است. شما باید این را در معادلات Navier-Stokes بگنجانید. اگر اختلافات چگالی فقط مربوط به اصطلاحات شناور باشد (به عنوان مثال گرانش) ، کافی است که با تقریب Boussinesq اثر را در f لحاظ کنید. این اساساً به این معنی است که شما منحنی ρ (T) را به صورت خطی در می آورید و عبارت نیرو را به عنوان$\beta g (T-T_{ref})$ با β ضریب انبساط حرارتی در بر می گیرید.مرحله بعدی در پیچیدگی ، وقتی ρ تغییر می کند که کنترل بیشتری را برای مدت بیشتری بدست می آورد. معادله Navier-Stokes که شما دادید ، چگالی ثابتی را در نظر می گیرد که در نتیجه از معادلات خارج می شود. این به طور کلی درست نیست و شما باید تراکم متغیر را از همه لحاظ کنید.
آیا راهی برای کاهش تراکم فلزات غیر از افزایش دما وجود داردچگالی ماده با توجه به دما و فشار متفاوت است. این تنوع معمولاً برای جامدات و مایعات کم است اما برای گازها بسیار بیشتر است. افزایش فشار بر روی یک جسم باعث کاهش حجم جسم می شود و بنابراین چگالی آن افزایش می یابد. افزایش درجه حرارت ماده (با چند مورد استثنا) با افزایش حجم ، از چگالی آن می کاهد. در اکثر مواد ، گرم شدن کف سیال به دلیل کاهش تراکم سیال گرم شده منجر به انتقال گرما از پایین به بالا می شود. این امر باعث بالا رفتن آن نسبت به مواد غیر گرم شده متراکم تر می شود.، دستگیره های زیادی برای چرخش وجود دارد تا چگالی فلز کاهش یابد.
من میدونم که جرم m ثابت است. از آنجا که ρ = m / V ، جایی که ρ تراکم و V حجم است
$\left(\frac{\partial V}{\partial X}\right)_N>0\tag{roham1}$
که مربوط به افزایش حجم با تغییر برخی از پارامترهای X در جرم ثابت یا تعداد مولکول های فلزی N است.
، این نابرابری بسیار رایج است. یعنی ، پارامترهای فیزیکی زیادی برای تغییر دادن وجود دارد تا یک تغییر حجمی بدست آورید. چارچوب ریاضی در اینجا است
$dG=-S\,dT+V\,dp+\sigma\,dA+E\,dP+B\,dM+\cdots\tag{roham2}$
برای یک سیستم بسته ، جایی که G (به طور خاص ، انرژی آزاد گیبس) ، S آنتروپی است ، T دما است ، p فشار است ، σ کشش سطحی است ، A سطح است ، E است میدان الکتریکی ، P قطبش ، B قدرت میدان مغناطیسی و M گشتاور مغناطیسی است. ، شما می توانید −pdV را با fdL جایگزین کنید (جایی که f یک نیرو است و L طول یک میله یا میله است) یا $s\,d(V\epsilon)$ (که s تنش است و $V\epsilon$فشار حجمی است).آنچه این معادله می گوید این است که روشهای مختلفی برای افزودن انرژی به سیستم وجود دارد و این مکانیسمها به طور کلی بر حجم نیز تأثیر خواهند گذاشت. از آنجا که $V=(\partial G/\partial p)_{X\neq p}$ با بازبینی (2roham) ، نابرابری (1)
$V=(\partial G/\partial p)_{X\neq p}$
که یک نتیجه مهم است: خواص مواد از مشتقات دوم انرژی ها هستند. همانطور که قبلاً اشاره کردید ، ما می توانیم حجم (حداقل یک فلز) را با افزایش دمای آن افزایش دهیم. خاصیت ماده در اینجا ضریب حجمی انبساط خطی αV است ، جایی که$\alpha_V=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_p=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial^2 G}{\partial p\,\partial T}\right)>0\tag{1b}$
حداقل جایی که نابرابری برای فلزات وجود دارد. (بعضی از مواد ممکن است با گرم شدن کوچک شوند).
یکی دیگر از ویژگی های ماده مورد علاقه شما متقابل مدول توده κ است ، مربوط به افزایش حجمی در واحد تنش در دمای ثابت:$\frac{1}{\kappa}=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial s}\right)_T=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial^2 G}{\partial p\,\partial s}\right)>0\tag{1c}$
حالت ساده 1 بعدی کشیدن یک میله یا میله فلزی است که، حجم را افزایش می دهد و چگالی را کاهش می دهد. در اینجا ، نابرابری برای کلیه جامدات پایدار برای مورد 1D و همه مواد پایدار برای مورد 3D وجود دارد.مورد دیگر نیز ضریب پیزوالکتریک است که مربوط به تغییر حجمی هنگام اعمال میدان الکتریکی E است:
$\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial E}\right)_T=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial^2 G}{\partial p\,\partial E}\right)\tag{1d}$
یکی دیگر از اینها اثر مغناطیسی است که حجم ماده را در پاسخ به میدان مغناطیسی B تغییر می دهد:
$\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial B}\right)_T=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial^2 G}{\partial p\,\partial B}\right)\tag{1e}$
ادامه مطلب به عهده شما من میگم سرعت نور به دما بستگی داره ببینید گذردهی مطلق، گذردهی نسبی برای مواد دارای تلفات ${\displaystyle \varepsilon _{\text{r}}=\varepsilon _{\text{r}}'-{\frac {i\sigma }{\omega \varepsilon _{0}}},}$از نظر یک "رسانایی دی الکتریک" σ (واحد S/m، زیمنس بر متر)، که "مجموع تمام اثرات اتلاف کننده مواده ممکنه یک رسانایی [الکتریکی] واقعی ناشی از حامل های بار مهاجرتی را نشان دهد و همچنین ممکنه به اتلاف انرژی مرتبط با پراکندگی ε چون میدونم Permittivity خاصیت ماده ای است که بر نیروی کولن بین دو بار نقطه ای در ماده تأثیر می گذارد. گذردهی نسبی عاملی است که توسط آن میدان الکتریکی بین بارها نسبت به خلاء کاهش می یابه برای اب 78.4 در دمای 25 درجه سانتی گراده گذردهی بیانگر نسبت بین میدان الکتریکی ماده به جابجایی الکتریکی در آن ماده هست پس ${\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon \mathbf {E} } $ پس $\large n = \sqrt{ \frac{ \varepsilon }{ \varepsilon_{0} } }$ و $\begin{equation}
D = \frac{Q}{4\pi r^2}.
\end{equation}$ در دما $\chi \approx \frac{C}{(T - T_C)^{\gamma}}$و$M \approx (T-T_C)^\beta$و$\epsilon_r = A (T_C - T)^\beta + \frac{B}{(T- T_C)^\gamma}$من اینو پیدا کردم $\frac{1}{ \varepsilon } = \begin{cases} -2 \big( \frac{T - T_{C}}{C} \big) & T < T_{C}\\ \\ \big( \frac{T - T_{C}}{C} \big) & T > T_{C}\end{cases}$گذر نسبی
یک نسخه اصلاح شده از قانون کوری ویس برای ثابت دی الکتریک اعمال می شود که به عنوان گذردهی نسبی نیز شناخته میشه ${\displaystyle \epsilon =\epsilon _{0}+{\frac {C}{T-T_{\mathrm {0} }}}.}$
بنابراین، ضریب شکست نسبی با رابطه $n r = (μr ∈ r )^1/2 $داده می شود که در آن n r ضریب شکست نسبت به خلاء (یا هوا) است، μr نفوذپذیری نسبی برابر با μ/μ0 است، و ∈ r گذردهی نسبی الکتریکی برابر با ∈/∈0 است.منم میدونم مقادیر ضریب شکست معمولاً در دمای استاندارد تعیین میشه. دمای بالاتر به این معنی است که مایع چگالی کمتر و چسبناک تر می شود و باعث می شود نور در محیط سریعتر حرکت کنه. این به دلیل نسبت کوچکتر مقدار کمتری برای ضریب شکست ایجاد می کنه ضریب شکست به صورت خطی با چگالی جرم افزایش پیدا میکنه
چرا از اول اینقدر کند است؟ چه چیزی باعث میشود که سریعتر پیش نرود؟
آیا دما در خلاء صفر است؟
دمای یک گاز تک اتمی ایده آل معیاری از میانگین انرژی جنبشی اتم های اونه
حالا اگر تمام ذرات را از کادر زیر حذف کنم دما صفر می شود؟
اگر از تعریف زیر استفاده کنم دما میانگین انرژی جنبشی ذراته. سپس بدون ذرات - بدون دما. در نگاه اول به نظر می رسه که این پاسخ به اندازه کافی خوب جالب نیست اما اگر بخوام «میانگین اسپین» یا «میانگین شارژ» را محاسبه کنم اگر ذره ای برای محاسبه داده ها وجود نداشته باشه این پارامترها معنی ندارن.مفهوم دما در خلاء کامل (به معنای عدم وجود همه اجسام) معنی نداره.
در ساده ترین حالت، اگر می خواین دمای یک نمونه را اندازه گیری کنی باید دماسنج را به آن وصل کنی. مولکول های این اجسام برهم کنش می کنن و در نهایت به تعادل حرارتی می رسن. سپس دماسنج مقداری کالیبراسیون داره که به شما میگه دمای فلان مطابق با فلان تکان دادن مولکول های اونه. خوب، باید واضح باشه که برای این کار مفهوم تعادل حرارتی ضروریه. اما اگر مولکول های نمونه بسیار کم باشن تعادل حرارتی به دست نمیاد به ویژه صفر.
در مورد تابش هم بدون تابش الکترومغناطیس و بدون فوتون چگونه اندازه میگیری
همچنین توجه داشته باشید که در واقعیت چیزی به نام خلاء نداریم انرژی جنبشی متوسط است
$\displaystyle 1/N \sum_{i=1}^N m_i*v_i^2/2$
آیا صفر مطلق در خلاء کامل امکان پذیره
انرژی حرارتی انرژی یک جسمه که در اثر حرکت مولکول های آن به وجود میاد. یعنی که تا زمانی که مولکول های یک جسم دارای انرژی جنبشی باشن به صفر مطلق نمی رسه. یعنی که اگر خلاء کامل وجود داشته باشه (اصلاً هیچ مولکولی یا امواج در خلاء وجود نداشته باشه)
این بدان معناست که تا زمانی که مولکول های یک جسم دارای انرژی جنبشی باشن به صفر مطلق نمیرسه
حتی بدون هیچ اتمی در داخل فضا باز هم تشعشع وجود خواهد داشت. تنها در صورتی که تمام تشعشعات حذف بشن می تونید دمای آن منطقه را مطابق با دمای صفر مطلق توصیف کنید.
آیا برای ایجاد یک خلاء کامل انرژی بی نهایت لازمه
آیا برای ایجاد یک خلاء کامل (در یک جعبه ماکروسکوپی) انرژی بی نهایت لازمه؟
زیرا رسیدن به صفر مطلق در تعداد محدودی از مراحل مغایر با قانون سوم ترمودینامیک است.
کتاب درسی به تغییر آنتروپی سیستم اشاره داره. در حالی که کتاب درسی صحیح است که صفر مطلق را هرگز نمی توان به دست آورده بیان آن مبنی بر اینکه تغییر آنتروپی بی نهایته اشتباهه. از تفسیر نادرست از تعریف تغییر آنتروپی ناشی می شود:
$dS = \frac{\text{đ}q_{rev}}{T}$جایی که $\text{đ}q_{rev}$ جریان گرمای برگشت پذیر به سیستمه
بیین با یک سیستم در 0K شروع کنم و سپس آن را تا دمای $T = T'$ گرم کنم . سپس $\Delta S =\int_{0}^{T'} dS= \int_{0}^{T'}\frac{\text{đ}q_{rev}}{T}$
بین در نظر بگیرم که چه اتفاقی میافته وقتی اولین مقدار بینهایت گرماه đq را جاری میکنم وارد سیستم شود. و برای آسان کردن محاسبه اجازه بدین LET جریان گرما را برگشت پذیر فرض کنم (لازم نیستش که اینطور باشه اگر اینطور نبوده فقط باید یک فرآیند برگشت پذیر پیدا کنم که منرا به همان حالت نهایی برسونه. به محض این که این کار را انجام بدم دما دیگر صفر نیست! و هنگامی که دما به بالای صفر می رسه تکینگی Singularityناپدید میشه ببین محاسبات ما در آن برقرار نیست صفر مطلق حالتی است که آنتالپی و آنتروپی صفر ه و دیگر نگرانی در مورد تغییر بی نهایت آنتروپی ندارم
اما، ممکن است بپرسین در مورد ریاضیات در همان ابتدا زمانی که دما واقعاً صفره چطور؟ در اینجا، برای محاسبه صحیح تغییر آنتروپی باید از یک حد استفاده کنم با تشخیص اینکه هر دو T و đq به صفر نزدیک می شوند. ساده ترین راه برای درک این موضوع، در نظر گرفتن Debye $T^3$ است دبای واحد گشتاور دوقطبی مولکول ها است قانون، که ظرفیت گرمایی با حجم ثابت جامدات را با نزدیک شدن به صفر مطلق مدل می کنه$C_v = C_v(T) = k T^3$، جایی که k
یک ثابت است، و جایی که من نوشته ام $C_v(T)$به عنوان یک شاخص صریح که$C_v$ وابسته به دما ست از آنجایی که برای یک فرآیند برگشت پذیر با حجم ثابت $\text{đ}q_{rev} = C_v(T) dT$
من دارم $\Delta S= \int_{0}^{T'}\frac{\text{đ}q_{rev}}{T} = \int_{0}^{T'}\frac{C_v(T)}{T} dT = \int_{0}^{T'}\frac{k T^3}{T} dT=\int_{0}^{T'}k T^2 dT$
یعنی در ارزیابی آنچه برای $dS = \frac{\text{đ}q_{rev}}{T}$ اتفاق می افته به عنوان T→0، باید در نظر گرفت که هم برای صورت و هم برای مخرج چه اتفاقی می افتهبه نظر من اشتباه نویسندگان کتاب درسی در عدم درک این موضوع بوده. واضح است که وقتی یک فرم تابعی معقول برای đq پیدا کنم در حد T→0، تکینگی از بین میره به این فکر کنید در حجم ثابت، $dS=\frac{C_v}{T} dT$. وقتی به صفر مطلق نزدیک می شوید فقط T نیست که به 0 می رسه ; $C_v$ به 0 میره همچنین. و از آنجایی که $C_v$ به 0 میره سریعتر از T به 0 میره ،$\frac{C_v}{T}$ به 0 میره. یعنی اشتباه در فرض این است که $C_v$
ثابته این نیست در اینجا راه دیگری وجود داره که میتونیم بفهمیم که بیانیه کتاب درسی اشتباهه ترمودینامیک به ما اجازه میدهد، در اصل، آنتروپی مطلق را برای هر ماده تعیین کنیم. آنتروپی مطلق با ادغام تغییر آنتروپی از صفر مطلق به هر دمایی که ماده در آن باشد به دست میاد
آنتروپی مطلق در $\text {Absolute entropy at } T' \equiv S(T') =\Delta S_{0 \rightarrow T'}= \int_{0}^{T'}\frac{\text{đ}q_{rev}}{T}$
اگر آنتروپی بین 0K تغییر کنه
و هر دمای بالاتری بی نهایت باشد، آنتروپی مطلق همه مواد واقعی نیز بی نهایت خواهد بود [مگر اینکه ماده در صفر مطلق باشد که دست نیافتنی است
زیرحالتها در مکانیک آماری به پیکربندیهایی میگیم که یک سیستم میتواند اختیار کنه. اگر تعداد ریزحالتهای مربوط به یک سیستم برابر با Ω باشهه در این صورت آنتروپی چنین سیستمی را میتوان مطابق با رابطه $\color {white} { S = k \ln Ω } S = k \ln Ω \color {white} { S = k \ln Ω }$
با توجه به رابطه من برای سیستمی با یک ریزحالت (Ω=1) یا همان سیستم قرار گرفته در دمای صفر مطلق مقدار زیر برای آنتروپی بدست میاد $\begin {align*} \color {white} { { S = k \ln Ω } S = k \ln Ω } S & = k \ln \Omega \\[4pt] &= k \ln ( 1 ) \\[4pt] &=0 \color {white} { { S = k \ln Ω } S = k \ln Ω } \end{align*}$
در عمل، صفر مطلق یک دمای ایدهآل محسوب میشه که غیر قابل دسترسه . قانون سوم ترمودینامیک بیان میکنه که آنتروپی هر ماده کریستالی کامله در دمای صفر مطلق، برابر با صفره $\large \lim_{T \to 0} \Delta S = 0$
مقادیر آنتالپی در هنگام تغییر فاز ماده باید اندازهگیری بشهبا فرض اینکه تغییر آنتالپیِ ناشی از تغییر فاز یک ماده برابر با $\delta H$ در این صورت مقدار افزایش آنتروپی نیز $\color {white} {\dfrac { Δ H _ { } } { T }} \dfrac { Δ H _ { } } { T } \color {white} {\dfrac { Δ H _ { } } { T }}$ظرفیت حرارتی C که برای یک ماده تعریف میشه برابر با مقدار انرژی مورد نیاز به منظور افزایش دما به اندازه ۱ واحده.
$\color {white} {\dfrac { Δ H _ { } } { T } } S _ { 0 \rightarrow T } = \int _ { 0 } ^ { T } \dfrac { C _ p } { T } d t \color {white} { \dfrac { Δ H _ { } } { T } }$
ببین که خود ضریب نیز وابسته به دماست$\color {white} { \dfrac { Δ H _ { } } { T } } S_ { 0 \rightarrow T} = \int _ { 0 } ^ { T } \dfrac { C _ p ( T ) } { T } d t \color {white} { \dfrac { Δ H _ { } } { T } }$ پس برای $\large \Delta S _ { s y s }$ سیستم تغییر آنتروپی $\color {white} {Δ S ^ o = \sum ν S ^ o _ { 298 }} Δ S ^ o = \sum ν S ^ o _ { 298 }(\ {products} ) − \sum ν S ^ o _ { 298 } (\ { reactants } ) \color {white} {Δ S ^ o = \sum ν S ^ o _ { 298 }}$
خوب تو بالا من فکر کنم من فکر می کنم اشتباهم از فرض وجود دمای صفر مطلق ناشی میشه . فرمولم باید به صورت زیر اصلاح بشه$\Delta S =\lim _{{T_1}\to 0}\int_{T_1}^{T_2}\frac{c_v(T)\mathrm dT}{T}$و این تقسیم بر صفر نیستش. این شامل یک فرم نامشخصه. زیرا زمانی که$T_1\to 0$ پس $c_v(T)\to 0$
اشتباه اینه که من ظرفیت حرارتی را cv فرض کرد م همراه با این واقعیت که آنتروپی باید در صفر مطلق محدود باشهیعنی که $c_v$ باید به عنوان T ناپدید بشه به صفر میرسه به این قانون سوم ترمودینامیک میگن
.بحث خودمان میدونم در ظاهر دما بر سرعت نور تاثیر نمی گذاره. نور یک موج الکترومغناطیسی است و برای انتشار نیازی به محیط مادی نداره.نور نشان دهنده دما نیستش اما دما نشان دهنده میانگین انرژی جنبشی ذرات در یک ماده است. بنابراین بله من میگم درسته ببین سرعت نور در یک محیط به طور معکوس با چگالی نوری (یا ضریب شکست) متناسبه - طبق تعریف.
درسته که چگالی نوری ارتباط مستقیمی با چگالی «عادی» (جرم بر حجم) نداره من در مورد تغییر چگالی نوری با دما متخصص نیستم اما حدس می زنم: برای هوا چگالی با افزایش دما کاهش می یابد و بنابراین چگالی نوری کاهش می یابه .همه مواد معمولی که در برابر نور شفاف هستند دارای ضریب انبساط دمایی مثبتند هنگامی که گرم می شن کمی متورم می شوند و از این رو چگالی آنها کاهش می یابد. کاهش چگالی باعث می شود ضریب شکست به نسبت کاهش یابه من میدونم سرعت نور $v_{\textrm{light}}={\frac {1}{\sqrt {\mu \varepsilon }}}$ وابسطه هست .منظورم در محیطه .ما ضریب شکست داریم
منم میدونم در صفر مطلق، حجم گاز ایده آل به صفر نزدیک می شود.برای نور $\large n = \sqrt{ \frac{ \varepsilon }{ \varepsilon_{0} } }$ ضریب شکست اینطور محاسبه میشه برای جسم چگالی و دما $\rho=\rho_r[1+b(T-T_r)]$
تراکم به عنوان تابعی از دما؟منظور شما این هست دیگه ساده بگم دما موجب افزایش حجم و نهایتا کاهش دانسیته میشه اگر چگالی ρr را در برخی از دمای Tr تعریف کنم ، فرمول زیر برای چگالی وجود دارد:
$\rho=\rho_r[1+b(T-T_r)]$
جایی که ρ چگالی در دمای T است و b ضریب انبساط مکعبی نامیده می شود ، در دما و چگالی مرجع (ρr و Tr) ارزیابی می شود.
این یک تقریب خطی است که برای دامنه های کم دما معتبر است - به طور کلی ، وابستگی چگالی به دما و فشار (معادله حالت) هر عملکرد پیچیده ای است که به دلیل ساختار داخلی ماده است: برای آب ، حتی یکنواخت کاهش نمی یابد مکانیک آماری روشهایی را برای تقریبی معادله حالت برای یک مدل معین از ماده توصیف می کند ، اما معمولاً در هیچ معادله قابل خواندن انسان به صورت تحلیلی قابل بیان نیست (یک استثنا قابل توجه معادله گاز است). معمولاً روابط اندازه گیری می شوند به طور کلی ، چگالی را می توان با تغییر فشار یا دما تغییر داد. افزایش فشار همیشه چگالی ماده را افزایش می دهد. افزایش دما به طور کلی چگالی را کاهش می دهد ، اما استثناهای قابل توجهی در این تعمیم وجود دارد. به عنوان مثال ، چگالی آب بین نقطه ذوب آن در 0 درجه سانتی گراد و 4 درجه سانتی گراد افزایش می یابد.در مقابل ، چگالی گازها به شدت تحت تأثیر فشار قرار می گیرد. چگالی یک گاز ایده آل است${\displaystyle \rho ={\frac {MP}{RT}},}{\displaystyle \rho ={\frac {MP}{RT}},}$ جایی که M جرم مولی است ، P فشار است ، R ثابت جهانی گاز است و T دمای مطلق است. این بدان معنی است که چگالی یک گاز ایده آل می تواند با دو برابر شدن فشار ، یا با نصف کردن دمای مطلق دو برابر شود.در صورت انبساط حرارتی حجمی در فشار ثابت و فواصل کوچک دما ، وابستگی دما به چگالی است:${\displaystyle \rho ={\frac {\rho _{T_{0}}}{1+\alpha \cdot \Delta T}}}$ در گازها ${P = ρRT}$ تراکم پذیرند.اول از همه ، گرما می تواند یک ردیاب منفعل باشد که بر جریان تأثیر نمی گذارد ، این اساساً به این معنی است که شما معادله انتقال و انتشار مقیاس را برای دما (یا انرژی اگر شما دارید) حل می کنید ، که در علامت گذاری خود خوانده می شود${\partial{T}\over\partial t} +({\bf u}\cdot\nabla){T}=\alpha\nabla^2{T}+Q$
که در آن α ضریب انتشار حرارتی است و Q منابع گرمایی هستند
چگالی مایعات به دما وابسته است. شما باید این را در معادلات Navier-Stokes بگنجانید. اگر اختلافات چگالی فقط مربوط به اصطلاحات شناور باشد (به عنوان مثال گرانش) ، کافی است که با تقریب Boussinesq اثر را در f لحاظ کنید. این اساساً به این معنی است که شما منحنی ρ (T) را به صورت خطی در می آورید و عبارت نیرو را به عنوان$\beta g (T-T_{ref})$ با β ضریب انبساط حرارتی در بر می گیرید.مرحله بعدی در پیچیدگی ، وقتی ρ تغییر می کند که کنترل بیشتری را برای مدت بیشتری بدست می آورد. معادله Navier-Stokes که شما دادید ، چگالی ثابتی را در نظر می گیرد که در نتیجه از معادلات خارج می شود. این به طور کلی درست نیست و شما باید تراکم متغیر را از همه لحاظ کنید.
آیا راهی برای کاهش تراکم فلزات غیر از افزایش دما وجود داردچگالی ماده با توجه به دما و فشار متفاوت است. این تنوع معمولاً برای جامدات و مایعات کم است اما برای گازها بسیار بیشتر است. افزایش فشار بر روی یک جسم باعث کاهش حجم جسم می شود و بنابراین چگالی آن افزایش می یابد. افزایش درجه حرارت ماده (با چند مورد استثنا) با افزایش حجم ، از چگالی آن می کاهد. در اکثر مواد ، گرم شدن کف سیال به دلیل کاهش تراکم سیال گرم شده منجر به انتقال گرما از پایین به بالا می شود. این امر باعث بالا رفتن آن نسبت به مواد غیر گرم شده متراکم تر می شود.، دستگیره های زیادی برای چرخش وجود دارد تا چگالی فلز کاهش یابد.
من میدونم که جرم m ثابت است. از آنجا که ρ = m / V ، جایی که ρ تراکم و V حجم است
$\left(\frac{\partial V}{\partial X}\right)_N>0\tag{roham1}$
که مربوط به افزایش حجم با تغییر برخی از پارامترهای X در جرم ثابت یا تعداد مولکول های فلزی N است.
، این نابرابری بسیار رایج است. یعنی ، پارامترهای فیزیکی زیادی برای تغییر دادن وجود دارد تا یک تغییر حجمی بدست آورید. چارچوب ریاضی در اینجا است
$dG=-S\,dT+V\,dp+\sigma\,dA+E\,dP+B\,dM+\cdots\tag{roham2}$
برای یک سیستم بسته ، جایی که G (به طور خاص ، انرژی آزاد گیبس) ، S آنتروپی است ، T دما است ، p فشار است ، σ کشش سطحی است ، A سطح است ، E است میدان الکتریکی ، P قطبش ، B قدرت میدان مغناطیسی و M گشتاور مغناطیسی است. ، شما می توانید −pdV را با fdL جایگزین کنید (جایی که f یک نیرو است و L طول یک میله یا میله است) یا $s\,d(V\epsilon)$ (که s تنش است و $V\epsilon$فشار حجمی است).آنچه این معادله می گوید این است که روشهای مختلفی برای افزودن انرژی به سیستم وجود دارد و این مکانیسمها به طور کلی بر حجم نیز تأثیر خواهند گذاشت. از آنجا که $V=(\partial G/\partial p)_{X\neq p}$ با بازبینی (2roham) ، نابرابری (1)
$V=(\partial G/\partial p)_{X\neq p}$
که یک نتیجه مهم است: خواص مواد از مشتقات دوم انرژی ها هستند. همانطور که قبلاً اشاره کردید ، ما می توانیم حجم (حداقل یک فلز) را با افزایش دمای آن افزایش دهیم. خاصیت ماده در اینجا ضریب حجمی انبساط خطی αV است ، جایی که$\alpha_V=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_p=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial^2 G}{\partial p\,\partial T}\right)>0\tag{1b}$
حداقل جایی که نابرابری برای فلزات وجود دارد. (بعضی از مواد ممکن است با گرم شدن کوچک شوند).
یکی دیگر از ویژگی های ماده مورد علاقه شما متقابل مدول توده κ است ، مربوط به افزایش حجمی در واحد تنش در دمای ثابت:$\frac{1}{\kappa}=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial s}\right)_T=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial^2 G}{\partial p\,\partial s}\right)>0\tag{1c}$
حالت ساده 1 بعدی کشیدن یک میله یا میله فلزی است که، حجم را افزایش می دهد و چگالی را کاهش می دهد. در اینجا ، نابرابری برای کلیه جامدات پایدار برای مورد 1D و همه مواد پایدار برای مورد 3D وجود دارد.مورد دیگر نیز ضریب پیزوالکتریک است که مربوط به تغییر حجمی هنگام اعمال میدان الکتریکی E است:
$\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial E}\right)_T=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial^2 G}{\partial p\,\partial E}\right)\tag{1d}$
یکی دیگر از اینها اثر مغناطیسی است که حجم ماده را در پاسخ به میدان مغناطیسی B تغییر می دهد:
$\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial B}\right)_T=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial^2 G}{\partial p\,\partial B}\right)\tag{1e}$
ادامه مطلب به عهده شما من میگم سرعت نور به دما بستگی داره ببینید گذردهی مطلق، گذردهی نسبی برای مواد دارای تلفات ${\displaystyle \varepsilon _{\text{r}}=\varepsilon _{\text{r}}'-{\frac {i\sigma }{\omega \varepsilon _{0}}},}$از نظر یک "رسانایی دی الکتریک" σ (واحد S/m، زیمنس بر متر)، که "مجموع تمام اثرات اتلاف کننده مواده ممکنه یک رسانایی [الکتریکی] واقعی ناشی از حامل های بار مهاجرتی را نشان دهد و همچنین ممکنه به اتلاف انرژی مرتبط با پراکندگی ε چون میدونم Permittivity خاصیت ماده ای است که بر نیروی کولن بین دو بار نقطه ای در ماده تأثیر می گذارد. گذردهی نسبی عاملی است که توسط آن میدان الکتریکی بین بارها نسبت به خلاء کاهش می یابه برای اب 78.4 در دمای 25 درجه سانتی گراده گذردهی بیانگر نسبت بین میدان الکتریکی ماده به جابجایی الکتریکی در آن ماده هست پس ${\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon \mathbf {E} } $ پس $\large n = \sqrt{ \frac{ \varepsilon }{ \varepsilon_{0} } }$ و $\begin{equation}
D = \frac{Q}{4\pi r^2}.
\end{equation}$ در دما $\chi \approx \frac{C}{(T - T_C)^{\gamma}}$و$M \approx (T-T_C)^\beta$و$\epsilon_r = A (T_C - T)^\beta + \frac{B}{(T- T_C)^\gamma}$من اینو پیدا کردم $\frac{1}{ \varepsilon } = \begin{cases} -2 \big( \frac{T - T_{C}}{C} \big) & T < T_{C}\\ \\ \big( \frac{T - T_{C}}{C} \big) & T > T_{C}\end{cases}$گذر نسبی
یک نسخه اصلاح شده از قانون کوری ویس برای ثابت دی الکتریک اعمال می شود که به عنوان گذردهی نسبی نیز شناخته میشه ${\displaystyle \epsilon =\epsilon _{0}+{\frac {C}{T-T_{\mathrm {0} }}}.}$
بنابراین، ضریب شکست نسبی با رابطه $n r = (μr ∈ r )^1/2 $داده می شود که در آن n r ضریب شکست نسبت به خلاء (یا هوا) است، μr نفوذپذیری نسبی برابر با μ/μ0 است، و ∈ r گذردهی نسبی الکتریکی برابر با ∈/∈0 است.منم میدونم مقادیر ضریب شکست معمولاً در دمای استاندارد تعیین میشه. دمای بالاتر به این معنی است که مایع چگالی کمتر و چسبناک تر می شود و باعث می شود نور در محیط سریعتر حرکت کنه. این به دلیل نسبت کوچکتر مقدار کمتری برای ضریب شکست ایجاد می کنه ضریب شکست به صورت خطی با چگالی جرم افزایش پیدا میکنه
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
احتمالاً اشتباه باشه، چون برهمکنش نور با پادماده دقیقاً با همان شدتی انجام میشود که نور با ماده برهمکنش دارد. بنابراین پس از برخورد نور با پادماده، سرعت نور بیشتر از حالتی که نور با ماده برخورد میکنه، نمیشه. اما در مورد جهت انتشار ممکنه اتفاقات عجیبی بیفته. اگر تعبیر «پادمادهای که میرود معادل با ذرهای است که میآید» را درست فرض کنیم، احتمالاً جهت شکست در پادماده قرینه جهت شکست در ماده باشه. یعنی در رابطه اسنل-دکارت، سینوس به منفی سینوس تبدیل میشه و درنتیجه ضریبشکست پادماده منفی میشه. البته این استدلال همین جوری به ذهنم رسید؛ منبعی براش ندارم![email protected] نوشته شده: ↑یکشنبه ۱۴۰۲/۶/۵ - ۱۷:۳۷سلام
من یه زمانی حس میکردم اگه ما به جای یه لیتر آب، یه لیتر "پاد آب" داشته باشیم که از پادماه تشکیل شده باشه، ضریب شکستش باید معکوس ضریب شکست آب باشه و مثلاً سرعت نور توش بجای اینکه نصف بشه، دو برابر میشه. دقیقاً یادم نیست که انگیزهی این ایده توی ذهنم چی بود ولی احتمالاً اشتباه میکردم!
- [email protected]
نام: م. ج. معروف به گربه ی زَبادی
محل اقامت: تهران
عضویت : پنجشنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹
پست: 1458-
سپاس: 514
- جنسیت:
تماس:
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
اینو از نظر تکانهی ماده و پادماده میگید؟ در نظر داشته باشید که جرم پادماده منفی نیستا.
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
ممنون از همه دوستانی که نظراتشون را بیان می کنند.
به نظر من پاد ماده یکی از تامل برانگیزترین و معمایی ترین مباحث موجود در فیزیک ذرات است و چون همه خواص و ویژگی های چنین ماده اسرارآمیزی به دلیل محدودیت شدید دسترسی به آن ، هنوز بررسی نشده است پس امکان وجود هر پدیده ناشناخته و غیر قابل باوری در مورد آن وجود دارد.
از طرفی هم چون گفته می شود که نور یا همان امواج الکترومغناطیسی بنابر معادلات ماکسول از دو ماهیت الکتریکی و مغناطیسی برخوردار است بنابراین احتمال اینکه یک بلور ساخته شده از پاد ماده ای شفاف رفتاری غیر قابل انتظار در برخورد با نور داشته باشد هم دور از ذهن نیست.
ذرات پاد ماده تقریبا در همه خصوصیات کوانتومی شبیه به ماده معمولی می باشند ولی در علامت بار الکتریکی ، مخالف ذره متناظر خود می باشند و با توجه به معادلات ماکسول چون نور هم علاوه بر ماهیت مغناطیسی ماهیت الکتریکی هم دارد این تغییر نوع بار الکتریکی و مخصوصا در مورد الکترون ممکن است که نتایج جالبی را در مواجهه با نور معمولی داشته باشد.
و حالا سئوال دیگری که مطرح می شود این است که با گرم کردن فلزی از جنس پاد ماده یا به عبارتی پاد فلز آیا آن پاد فلز شروع به انتشار ذرات پاد فوتون می کند؟
البته سئوالات دیگری هم در مورد پاد ماده وجود دارد که در یک پست دیگر آن را مطرح می کنم.
به نظر من پاد ماده یکی از تامل برانگیزترین و معمایی ترین مباحث موجود در فیزیک ذرات است و چون همه خواص و ویژگی های چنین ماده اسرارآمیزی به دلیل محدودیت شدید دسترسی به آن ، هنوز بررسی نشده است پس امکان وجود هر پدیده ناشناخته و غیر قابل باوری در مورد آن وجود دارد.
از طرفی هم چون گفته می شود که نور یا همان امواج الکترومغناطیسی بنابر معادلات ماکسول از دو ماهیت الکتریکی و مغناطیسی برخوردار است بنابراین احتمال اینکه یک بلور ساخته شده از پاد ماده ای شفاف رفتاری غیر قابل انتظار در برخورد با نور داشته باشد هم دور از ذهن نیست.
ذرات پاد ماده تقریبا در همه خصوصیات کوانتومی شبیه به ماده معمولی می باشند ولی در علامت بار الکتریکی ، مخالف ذره متناظر خود می باشند و با توجه به معادلات ماکسول چون نور هم علاوه بر ماهیت مغناطیسی ماهیت الکتریکی هم دارد این تغییر نوع بار الکتریکی و مخصوصا در مورد الکترون ممکن است که نتایج جالبی را در مواجهه با نور معمولی داشته باشد.
و حالا سئوال دیگری که مطرح می شود این است که با گرم کردن فلزی از جنس پاد ماده یا به عبارتی پاد فلز آیا آن پاد فلز شروع به انتشار ذرات پاد فوتون می کند؟
البته سئوالات دیگری هم در مورد پاد ماده وجود دارد که در یک پست دیگر آن را مطرح می کنم.
- [email protected]
نام: م. ج. معروف به گربه ی زَبادی
محل اقامت: تهران
عضویت : پنجشنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹
پست: 1458-
سپاس: 514
- جنسیت:
تماس:
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
البته فوتون چون باردار نیست، پاد فوتون نداریم یا اگر داشته باشیم از فوتون غیر قابل تمیزه. مگر اینکه بخوایم فرض کنیم که فوتون بار الکتریکی خیلی ناچیزی داره که به علت پایین بودن دقت تجهیزات مدرن، هنوز توی آزمایشگاهها دیده نشده. من یادم میاد بر اساس تئوری خودم نتیجه گرفته بودم که بار فوتون بستگی به عدم یکنواختیه میدان الکترومغناطیسی خارجیی داره که فوتون توش حرکت میکنه. مثلاً اگه فوتون از کنار یه میدان الکتریکی با تقارن کروی (مثلاً میدان ناشی از بار نقطهای $q$) عبور کنه، طبق محاسبات من، بار فوتون ($q_{ph}$) از رابطهی زیر به دست میاد:
$$q_{ph}=\mp \frac{h\sqrt{G\epsilon_0}}{c\lambda}$$
که $\lambda$ طول موج فوتون و $h$ ثابت پلانکه. این بار الکتریکی فوتون از نظر علامت، همیشه برعکس علامت بار نقطهایِ $q$ هست به طوری که همیشه فوتون به سمت بار خارجی جذب یا منحرف میشه. یادم میاد که به این نتیجه رسیده بودم که بار فوتون منوط به محیطی هست که توش حرکت میکنه و توی خلاء و جاهایی که میدان الکتریکی یکنواخت داریم، بار فوتون همچنان صفر هست!
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
بله؛ در واقع با چاربردار تکانه. با جذب و گسیل هم میشه بیانش کرد: گسیل (جذب) ذرهای با چارتکانه $p^\mu$ همارز با جذب (گسیل) پادذرهای با چارتکانه $-p^\mu$ است.[email protected] نوشته شده: ↑پنجشنبه ۱۴۰۲/۶/۹ - ۱۱:۳۹اینو از نظر تکانهی ماده و پادماده میگید؟ در نظر داشته باشید که جرم پادماده منفی نیستا.
- [email protected]
نام: م. ج. معروف به گربه ی زَبادی
محل اقامت: تهران
عضویت : پنجشنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹
پست: 1458-
سپاس: 514
- جنسیت:
تماس:
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
من واقعاً این مفاهیم چارتکانه و چارنیروها رو درست نمیفهمم ولی هر چی هستن، نباید با نتایج حاصل از سهتکانه و سهنیرو در تضاد باشن. برای همین، من فکر میکنم چون ما جرم منفی نداریم پس طبق سهتکانه، جذب پادماده معادل با گسیل ماده نیست پس اون علامت منفی توی چارتکانهای که شما میگید (البته اگه درست باشه) یا گویای یه کمیت قابل اندازهگیری نیست یا اساساً چارتکانه یه چیز دیگهای از سهتکانه هست یا ایراد از منه که متوجه نمیشم!
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
سلام شاید منظورت اینه که در مکانی که هیچ مطلق هست سرعت نور چقدره؟nerset نوشته شده: ↑شنبه ۱۴۰۲/۶/۴ - ۰۲:۱۸سرعت نور در خلاء در حدود 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است و در محیط هایی مانند هوا یا آب و یا شیشه این سرعت به ترتیب بیشتر کاهش خواهد یافت.
و در بررسی آن این استدلال مطرح است که در چنین محیط و فضایی چون چگالی ماده و اتم ها افزایش یافته است پس سرعت نور هم کاهش می یابد در حالی که در محیط خلاء تقریبا وجود ذرات و اتم ها نزدیک به صفر است.
حالا این سئوال مطرح می شود که آیا ممکن است که انواع میدان های کوانتومی و مغناطیسی و الکتریکی و غیره هم مانند ذرات اتمی موجب کند شدن سرعت نور شوند؟
و به عبارتی آیا ممکن است که خود خلاء هم به دلیل داشتن چنین میدان هایی و یا حتی میدان های ناشناخته دیگری موجب محدودیت سرعت نور شده باشند؟
پس به نظر شما آیا محیطی رقیق تر از خلاء البته نه از نظر وجود ذرات (چون در خلاء تقریبا ماده ای وجود ندارد) بلکه از نظر کاهش اثرات میدان های شناخته شده و یا ناشناخته دیگری که منجر به افزایش سرعت نور شود وجود دارد؟
اگر بخوایم اینو تصور کنیم علناً زمان قبل از بیگ بنگه و سرعت وجود نداره(چون سرعت مطلق نداریم و سرعت باید نسبت به چیزی سنجیده شه)
گر بگوید مرده خور کفتار کز بهر ثواب
خادم اهل قبورم بشنو و باور مکن
خادم اهل قبورم بشنو و باور مکن
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
@[email protected]
استفاده از سهتکانه کافی نیست، چون داخل تابع موج ذره، عبارتی به صورت $Et-px$ وجود داره که معادل با $p^\mu x_\mu$ است.
همون طوری که مکان و زمان از یک جنساند، تکانه و انرژی نیز از یک جنساند و چاربردار تکانه (یا چارتکانه) رو میسازند. منفی بودن چارتکانه به معنای منفی بودن جرم نیست، چون جرم با چارتکانه چنین رابطهای داره: $m^2=p_\mu p^\mu$. بنابراین منفی شدن چارتکانه آسیبی به جرم نمیزنه.
اینکه ذره جذبشده رو معادل با پادذره گسیلشده میدونیم، ناشی از اینه که جریان احتمال با حاصلضرب بار در چارتکانه متناسبه: $j^\mu \propto q p^\mu$. پس وقتی هم بار و هم چارتکانه منفی میشن، جریان احتمال هیچ تغییری نمیکنه.
استفاده از سهتکانه کافی نیست، چون داخل تابع موج ذره، عبارتی به صورت $Et-px$ وجود داره که معادل با $p^\mu x_\mu$ است.
همون طوری که مکان و زمان از یک جنساند، تکانه و انرژی نیز از یک جنساند و چاربردار تکانه (یا چارتکانه) رو میسازند. منفی بودن چارتکانه به معنای منفی بودن جرم نیست، چون جرم با چارتکانه چنین رابطهای داره: $m^2=p_\mu p^\mu$. بنابراین منفی شدن چارتکانه آسیبی به جرم نمیزنه.
اینکه ذره جذبشده رو معادل با پادذره گسیلشده میدونیم، ناشی از اینه که جریان احتمال با حاصلضرب بار در چارتکانه متناسبه: $j^\mu \propto q p^\mu$. پس وقتی هم بار و هم چارتکانه منفی میشن، جریان احتمال هیچ تغییری نمیکنه.
- [email protected]
نام: م. ج. معروف به گربه ی زَبادی
محل اقامت: تهران
عضویت : پنجشنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹
پست: 1458-
سپاس: 514
- جنسیت:
تماس:
Re: محیطی رقیق تر از خلاء برای نور
والّا من که چیزی متوجه نشدم. تابع موج و جریان احتمال، چه ارتباطی به نسبیت داره؟ اساساً هدف از تعمیم نسبیت به این شکل چی هست؟ بذارید یه سؤال سادهتر بپرسم: توی سهنیرو، از دید ناظر متحرک، نیروهای عمود بر راستای حرکت با ضریب عکس گاما دچار انقباض میشن ولی طبق چارنیرو، نیروهای عمود بر راستای حرکت هیچ تغییری نمیکنن. این دوگانگی یا یه تناقضه یا نشون میده که مفهوم چارنیرو اساساً چیزی متفاوت با مفهوم "نیرو"یی هست که تا به امروز در فیزیک معرفی شده. بالاخره اگه فرض کنیم ناظر متحرک بخواد با یه نیرو-سنج، یه نیروی عمودی رو ببینه چقدره، عددی که نیرو-سنج نشون میده از سه نیرو پیروی میکنه یا چارنیرو؟!maxrg.ir نوشته شده: ↑جمعه ۱۴۰۲/۶/۱۰ - ۱۷:۱۶@[email protected]
استفاده از سهتکانه کافی نیست، چون داخل تابع موج ذره، عبارتی به صورت $Et-px$ وجود داره که معادل با $p^\mu x_\mu$ است.
همون طوری که مکان و زمان از یک جنساند، تکانه و انرژی نیز از یک جنساند و چاربردار تکانه (یا چارتکانه) رو میسازند. منفی بودن چارتکانه به معنای منفی بودن جرم نیست، چون جرم با چارتکانه چنین رابطهای داره: $m^2=p_\mu p^\mu$. بنابراین منفی شدن چارتکانه آسیبی به جرم نمیزنه.
اینکه ذره جذبشده رو معادل با پادذره گسیلشده میدونیم، ناشی از اینه که جریان احتمال با حاصلضرب بار در چارتکانه متناسبه: $j^\mu \propto q p^\mu$. پس وقتی هم بار و هم چارتکانه منفی میشن، جریان احتمال هیچ تغییری نمیکنه.