Физ. смысл распространения света на атомном и молекулярном уровне

[krussh]

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%B0_%D1%81%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%88%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4

а это еще чуть дальше

[Алексис]

Пытался я уже про это спрашивать, никто ответить толком не может.

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,75773.0/all.html

Объясняю чисто на пальцах. Извините, что выберу соответствующий стиль.

Для примера возьму чистый лед и грязный лед. Поскольку строение фанеры не столь просто можно пояснить на пальцах.

1. Свет это электромагнитная волна. Поэтому первое, что необходимо - представить, что такое электромагнитная волна.
Пусть так.
В природе есть электрические заряды (электроны), которые обладают свойством взаимодействовать на любых расстояниях (закон Кулона) посредством некой субстанции. Эту субстанцию и называют электромагнитным полем (ЭМП). Не спрашивайте подробнее, что такое ЭМП. Мне сдается, этого толком никто не знает.  :)Ссылки на уравнения Максвелла хороши для расчетов, но не для понимания. 

2. Что означает свойство зарядов взаимодействовать?
Это означает, что один заряд испускает эту субстанцию (ЭМП), а другой её поглощает.
Любой свет это излучение субстанции ЭМП электронами, например теми, которые находятся на поверхности Солнца или на волоске лампы.
Вариантов же поглощения квантов ЭМП есть два.
Либо электрон поглощает квант и тут же излучает квант. В этом случае свет распространяется дальше, хотя и может претерпеть изменения (длина волны, преломление, отражение). Важно условие связи длины волны и параметров среды поскольку ЭМП это все же волна.
Либо электрон поглощает квант ЭМП (фотон) и увеличивает свою энергию, импульс. В этом случае поток света ослабляется. Важно отметить, что поглощают без излучения свободные или полусвободные электроны (которым есть куда спрятать лишнюю энергию).
А вот сильно связанные в атомах и молекулах электроны обычно электромагнитную субстанцию тут же излучают (энергию электронов определяют химические связи и лишнего им не надо).

3. Теперь возьмем «микроскоп» и рассмотрим строение чистого льда. Лед состоит из кислорода и протонов. Свободных электронов там можно сказать нет. Все электроны бывшие в составе водорода при образовании воды плотно «сели» на оболочки кислорода или образуют водородные связи. Это означает, что все электроны прочно связаны со своими атомами. Поэтому когда свет проходит сквозь лед, то он испытывает преломление и отражение от поверхности, но поглощения практически нет, поскольку все электроны все, что поглотят, тут же отдают и у себя ничего не оставляют.

4. Теперь добавим в воду сажу и заморозим. Такой грязный лед будет поглощать свет потому, что сажа состоит из углерода, у которого электроны болтаются, как хотят, а потому каждая частичка угля будет поглощать свет. Электроны отдадут избыток энергии кристаллической решетке, и она нагреется.

Допустим графит- тот же уголь... но в форме графит непрозрачен для света и вообще чёрный... а в форме алмаз-прозрачен и имеет большой коэффициент преломления и дисперсии. Графит проводит ток, а алмаз-изолятор? Можно ли по структуре вещества, его составу и элементам "вычислить" его оптические свойства? Создать вещество с заранее известными характеристиками? Есть ли какая либо чёткая теория?

Дело в строении графита и алмаза. Далеко не буду углубляться, картинки можно посмотреть в Интернете. Алмаз диэлектрик. Там нет свободных электронов, потому, что все атомы углерода всеми своими связями соединены друг с другом и плотно упакованы. Графит состоит 6-угольных колец из углерода, при этом не все химически связи замкнуты на другие атомы. Свободные связи это электроны, которые легко отрываются от своих атомов и блуждают по решетке. Поэтому графит проводник. 

Наличие свободных электронов в графите и определяют оптические свойства.

Теория есть. Это раздел физики твердого тела.

В вакууме-да, постоянна... но в других телах тоже наверное постоянна... не знаю. если скажем стекло с движушимся в нём свете разогнать до 0.99 с, что будет?
И почему скорость разная? что тормозит свет?

Потому, что волна не может пройти сквозь вещество, состоящее из множества слоев атомов не претерпев внутри многократное поглощение и излучение. На каждый акт нужно время, поэтому скорость уменьшается. Но это формальное объяснение.
На самом деле, поскольку свет это все же волна, которая проходит сквозь вещество как целостная субстанция, то там работают фазовые эффекты сложении и гашения вторичных волн, которые в сумме дают такой результат, что скорость уменьшается в нужное число раз.
Лучше прочесть книжку Феймана «КЭД - странная теория света и вещества». Там уже выше была ссылка. Хотя как мне кажется, он не смог объяснить все достаточно подробно. Даже Фейман!
Что же вы хотите от форумчан?

[g.a.s.82]

интересная гипотеза,вот только что делать с проводниками,которые и свет пропускают?так же есть и лучшие диэлектрики типа фарфора,но свет они тоже не пропускают

[g.a.s.82]

Миша,сложную ты тему начал,далее логичными вопросами последует поляризация,отличная электропроводность и в то же время прозрачность растворов солей и других жидкостей

[Алексис]

интересная гипотеза,вот только что делать с проводниками,которые и свет пропускают?так же есть и лучшие диэлектрики типа фарфора,но свет они тоже не пропускают

Это упрощенное изложение для частного случая прямого поглощения. Когда преобладают эффекты, связанные с поглощением квантов на прямую и поглощенная энергия в конце концов уходит в решетку, а есть эффекты рассеяния, когда следует учесть внутреннюю интерференцию, которая и определяет конечный результат.
Видимо в случае фарфора результат такой интерференции приводит к поглощению в видимом диапазоне длин волн, когда все вторичные волны гасят друг друга. Но фарфор может быть прозрачным в другом диапазоне.
В другом крайнем случае эффекты сложения вторичных волн приводят к ~99% отражению света металлами, хотя это проводники.

[Грехов Михаил]

Если верить вашей гипотезе того, что при прохождении света через лёд внутри которого нет свободных электронов и электроны возбуждаясь переходят на более высокие орбиты... а затем излучая квант света переходят на более низкие с меньшей энергетикой, то после прохождения света через лёд его спектр будет дискретным-линейчатым (однако такого нет). Что будет с таким квантом света, энергия которого не равна энергии перескока ни одного электрона (допустим есть соседние-одному надо больше энергии... а другому меньше... ) то есть воспримет тот, которому надо меньше или нет? а излишки куда? Как быть с дисперсией или поляризацией света.   

[Виктор Травкин]

Я не альт, никогда им не был и не буду...

Как говорится - от тюрьмы да от сумы не зарекайся!

Альт от не альта отличается не "направлением копания", а способом и интерпретацией полученных изысканий. Часто, развивая разного рода псевдо.. и антинаучные теории.

Вы имели в виду А. Эйнштейна?

[Виктор Травкин]

Если верить вашей гипотезе того, что при прохождении света через лёд внутри которого нет свободных электронов и электроны возбуждаясь переходят на более высокие орбиты... а затем излучая квант света переходят на более низкие с меньшей энергетикой, то после прохождения света через лёд его спектр будет дискретным-линейчатым (однако такого нет). Что будет с таким квантом света, энергия которого не равна энергии перескока ни одного электрона (допустим есть соседние-одному надо больше энергии... а другому меньше... ) то есть воспримет тот, которому надо меньше или нет? а излишки куда? Как быть с дисперсией или поляризацией света.

Михаил, вы на верном пути! 

[Алексис]

Если верить вашей гипотезе того, что при прохождении света через лёд внутри которого нет свободных электронов и электроны возбуждаясь переходят на более высокие орбиты... а затем излучая квант света переходят на более низкие с меньшей энергетикой, то после прохождения света через лёд его спектр будет дискретным-линейчатым (однако такого нет). Что будет с таким квантом света, энергия которого не равна энергии перескока ни одного электрона (допустим есть соседние-одному надо больше энергии... а другому меньше... ) то есть воспримет тот, которому надо меньше или нет? а излишки куда? Как быть с дисперсией или поляризацией света.

Это справедливо для изолированного атома. В молекуле и решетке уровни энергии размазаны. Взаимодействие ЭМВ с атомами, когда много электронов расположены в пространстве в упорядоченную кристаллическую решетку, достаточно сложное явление.
Поэтому спектр уже получается широким. Но не всегда. Часть веществ окрашивают свет, избирательно поглощая те или иные длины волн. Так получаются светофильтры или разные цвета веществ.
Лед, как и вода, кстати, в толстом слое окрашиваются в голубой цвет. Следствие зависимости поглощения от длины волны.
Для более коротких длин волн, рентгена. Результат прохождения ЭМВ через кристалл дает дискретный спектр, но там в основном сказывается рассеяние от атомных слоев как от дифракционной решетки.
Для длинных волн, ИК, начинают работать эффекты поглощения и излучения квантов ЭМВ колеблющимися атомами. 
Механизмы разные. Но я еще раз подчеркиваю, что и поглощение, и излучение, и интерференция,  как вторичных волн, так и вторичных с падающей волной все взаимосвязано и зависит от длины волны и строения самих атомов их упорядочения и даже от колебаний. Для одних волн преобладают одно или другое. В общем случае волновой фронт падает на поверхность или проходит через кристаллическую решетку и там одновременно происходит много событий. Микроскопически для частного случая происходит примерно, так как описано выше. Макроскопический результат после сложения всех волн описывается показателем преломления, отражения, поляризацией и т.д.

Но напомню, что изначально вопрос был про фанеру и алмазы. 

[Виктор Травкин]

Задан вопрос:

Если верить вашей гипотезе .....то после прохождения света через лёд его спектр будет дискретным-линейчатым (однако такого нет)?

Получен ответ:

Это справедливо для изолированного атома. В молекуле и решетке уровни энергии размазаны. Взаимодействие ЭМВ с атомами, когда много электронов расположены в пространстве в упорядоченную кристаллическую решетку, достаточно сложное явление.
Поэтому спектр уже получается широким. Но не всегда. Часть веществ окрашивают свет, избирательно поглощая те или иные длины волн. Так получаются светофильтры или разные цвета веществ.
Лед, как и вода, кстати, в толстом слое окрашиваются в голубой цвет. Следствие зависимости поглощения от длины волны.

Слов много, но суть ими только замывается. Повторим вопрос - почему из куска льда выходит всё таки сплошной спектр, а не линейчатый?

[Алексис]

Слов много, но суть ими только замывается. Повторим вопрос - почему из куска льда выходит всё таки сплошной спектр, а не линейчатый?

http://bse.sci-lib.com/article077569.html

[Грехов Михаил]

Очень интересно.... значит получение спектров небесных тел с применением линзовой оптики  и вообще с прохождением света сквозь стекло надо бы считать нежелательным типом исследования? Только зеркала и дифрешётка на отражение?

[BK]

интересная гипотеза,вот только что делать с проводниками,которые и свет пропускают?так же есть и лучшие диэлектрики типа фарфора,но свет они тоже не пропускают

Фарфор - гетерогенная система: кварц, полевой шпат, каолин. Все компоненты имеют разный показатель преломления, за счет этого фарфор и непрозрачен. Снег в сугробе тоже непрозрачен, тоже гетерогенная система: лед-воздух. А в отдельности все прозрачно.

[Олег.]

Миша, неподъёмную ты тему взял.
 Вывод ещё раз повторяю:
никто ничего не знает(почитайте диалектику), и самое интересное и никто знать не хочет. Почему. Это своего рода как здесь упоминалось нежелательный тип исследования. Если бы бы Вы были в РАН или РАЕН то на эти разработки не получили бы ни копейки.  На многие темы наложены табу(даётся понять что это исследовать вредно, в том числе для здоровья, особенно психического). Табу научного  порядка:
НЛО, телекинез, телепортация, вечный двигатель, психотроника, астрология и.т.д. Табу политического порядка - карательная психиатрия, существующий строй и.т.д.
А за всем этим стоят: комиссия по лженауке, спецслужбы и. т.д.
Здесь правильно заметили, если Вы не дай бог даже попытаетесь что либо выяснить,
открыть, то минимум что Вы получите кличку - Альт, это по минимуму. А по максимуму
преследования в научных кругах, в том числе и с использованием  медицины.
У нас даже правомерное притязание к государству является уголовно наказуемым деянием. Если Вас всё выше сказанное не смущает, то вперёд на мины!
Рано или поздно Вы чего -то добьётесь, причём реально, тогда Ваши идеи и изобретения
будут украдены, догадайтесь, какая нация этим занимается?
А занимается этим комиссия по лженауке.
Вообщем всё как во времена святой инквизиции.
Ничего не изменилось.

[krussh]

А знаете, все проще.... Нет никаких табу, кроме человеческого непонимания.
Известно это и академикам и студентам, сдавшим курс электродинамики. Отчего появляется скин-эффект в металлах??? Почему спектр непрерывный? Почему стекло прозрачное, а кремний нет??  Но вот незадача, объяснить это без привлечения тензоров, дифуров и прочего весьма проблематично. Алексис сделал попытку.....
Напомнило мне историю, как студентам первообкуркам объяснял про азимут и высоту: высота показывает, насколько сильно вы любите девушку, а азимут показывает, какую девушку вы любите.

Вот попробуйте разобраться с этим: тут хоть немного картинок есть. А текст хоть и английский, но его не много..... http://www.google.ru/url?sa=t&source=web&cd=3&sqi=2&ved=0CDAQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.g6.unimore.it%2Frijeka.ppt&rct=j&q=optical%20properties%20of%20matter%20.ppt&ei=aZzuTLSuA47oObuYxPgJ&usg=AFQjCNF5viBxJ88MfJLfFUp2Rhdr1M7pgg&sig2=lRA7MYo5P5Nan74kMwJ6tA&cad=rja

[krussh]

http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=29275
Вот еще учебник на русском, не стесняетесь академиков обвинять - потрудитесь почитать и понять.

[GSergey]

http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=29275
Вот еще учебник на русском, не стесняетесь академиков обвинять - потрудитесь почитать и понять.

Спасибо, методичка как раз то что надо, буду читать потихоньку.

[Karagy]

...
Когда мы это поймём в полном объёме, то наверное можно будет создать скажем стекло с нулевым отражением, с управляемым коэффициентом преломления, дисперсии и т.п.
...

Возможно, Михаил начал издалека, но соль здесь: управляемым коэффициентом преломления

Я, конечно дико извиняюсь, что со свинным рылом да в калашный ряд, но, пардон, кто-нибудь хоть пытался рассчитать что можно выжать из пластины в которой (пусть гипотетически) можно сколь угодно плавно менять коэффициэнт преломления в толще как продольно так и радиально?
И до каких порядков аберрации можно скомпенсировать?

Это, если я непонятно выражаюсь, представьте вместо дуплетов, триплетов и проч. многосоставных объективов из разных сортов стекла у вас есть прозрачная пластина в каждой точке толщи которой вы можете назначить любой желаемый вами коэффициэнт преломления.

Ибо мечта - мать прогресса.

[Андрей Т.]

Ну и отец прогресса в оптике - электрический объектив (гравитационная линза) - гранд-мечта!

[vsi]

Ну ка ну ка.... что-то очень интересное намечается.....

Во всяком случае там должен преломляться свет и там применены подшипники.....