Diverse > Discuţii pe diverse teme

Intrebari

(1/77) > >>

Krystyan:
In topicul "Vrei sa discuti si altceva?" HarapAlb a scris:

--- Citat din: HarapAlb din Decembrie 29, 2007, 02:03:42 p.m. ---
Krystyan, bine ai venit pe forum!

 Incerc sa raspund pe scurt intrebarilor tale, insa ar fi bine sa deschizi cate un topic de fiecare data cand vrei sa afli ceva. Astfel, discutia va fi mai usor de urmarit.

 Privind undele electromagnetice sunt multe lucruri de povestit. Inteleg ca nu cunosti aproape nimic despre ele ci doar ai auzit/citit despre anumite fenomene in care sunt implicate undele electromagnetice. Pentru inceput ar trebui sa te familiarizezi cu notiunile. Partea neplacuta este ca nu s-au mai scris/tradus carti de stiinta in limba romana aproape deloc dupa 1989, de aceea iti recomand sa incepi cu un manual de liceu (clasa a XI-a sau a XII-a). Alta solutie ar fi citesti ceea ce exista deja pe internet in limba romana http://www.google.ro/search?hl=ro&q=unde+electromagnetice&btnG=C%C4%83utare+Google&meta=lr%3Dlang_ro chiar daca unele lucruri nu sunt corect prezentate, important este sa te familiarizezi cu notinunile.

 In aticariate mai gasesti carti de fizica.
 Raspunsuri la intrebarile tehnice:

 1) este posibila schimbarea lungimii de unda (corect spus este vorba de frecventa undei; lungimea de unda se poate modifica cand unda trece dintr-un mediu in altul dar frecventa sa nu se schimba). Procesele astea de conversie sunt fenomene neliniare si au loc in anumite materiale, denumite cristale neliniare. Conversia poate sa mareasca sau sa micsoreze frecventa undei.

 2) cand fotonii interactioneaza cu un atom (ce poate fi al unui corp solid sau nu) se pot intampla o groaza de fenomene depinzand de energia/frecventa si de numarul fotonilor. In continuare citez cateva din cele mai cunoscute efecte:
             (a) efectul fotoelectric (absortie): energia fotonului este absorbita de un electron si devine liber (nu mai este legat de nucleu);
             (b) efectul Compton (imprastiere inelastica): fotonii sunt imprastiati datorita ciconirii cu electronii aproape liberi (in unele corpuri solide), in urma ciconirii fotonii pierd o parte din energie;
             (c) efectul Thomson (imprastiere elastica): fotonii isi pastreaza energia initiala, insa datorita ciocnirii cu electronii atomilor isi schimba directia de propagare (efectul Thomson se explica culoarea albastra a cerului);
             (d) producerea de perechi particula-antiparticula (in engleza, pair production): are loc in campul electric al nucleului cand fotonul are o energie cel putin egala cu suma maselor de repaus a particulelor produse;
             (e) efecte neliniare: imprastierea Raman (fotonii incidenti sunt absorbiti, iar apoi se emit alti fotoni de energii diferite)

3) lumina reflectata preia informatie despre un obiect in functie de procesul care are loc (exemplele a-e). Informatia este purtata de energia fotonului si/sau de faza acestuia. Ochiul uman nu este sensibil la toate schimbarile de energie ale fotonilor, iar faza fotonilor nu o putem percepe. Fenomenul de preluare de informatie si apoi analizarea ei se numeste spectroscopie si este utilizat pe scara larga. In loc de fotoni se pot utiliza si alte particule, de ex. neutroni, electroni.

--- Terminare citat ---

     In primul rand "La multi ani 2008!".HarapAlb ti-am urmat sfatul si am deskis un nou topic unde sa pun intrebari.Referitor la raspunsul tau pe care l-am afisat mai sus, vreau sa spun ca m-am pierdut de tot. Eu stiu ca "Frecventa este masura numarului de repetari ale unui fenomen periodic in unitatea de timp".Pai eu inteleg ca numarul de repetari in unitatea de timp este cam acelasi lucru cu distanta parcursa in unitatea de timp,care este definitia vitezei,pt. ca in timpul unei repetari unda parcurge o distanta.Deci frecventa undei este de fapt viteza cu care se deplaseaza unda.Am facut o schema alaturi in figura 1 si am considerat un punct oarecare x de pe traseul undei iar sageata din stanga punctului am considerat-o sensul de deplasare al punctului x si in acelasi timp si viteza lui.Eu am citit undeva ca in functie de mediul prin care trece unda, se modifica viteza undei (sau frecventa) si nu lungimea de unda, cum ai spus tu HarapAlb.Si mi se pare logic.Sigur, mi s-ar parea si mai logic sa se modifice si lungimea de unda nu numai frecventa fiindca asa ar parea mai normal dar nu am citit asa ceva.Deci mi s-ar parea normal sa se modifice si lungimea de unda pt. ca avand in vedere ca unda nu merge drept ci sub forma de oscilatii ,din punctul A si pana in punctul B punctul x poate intampina, functie de mediu, diversi factori care sa-i modifice viteza si traiectoria si astfel distanta dintre punctele A si B se poate modifica si timpul parcurs de asemenea.
Intrebarile le voi numerota pt. a fi "mai usor de urmarit":
1.Am dreptate in legatura cu ceea ce am spus mai sus, adica cand unda trece dintr-un mediu in altul se modifica si frecventa sa nu numai lungimea de unda?
2.In figura 2 am desenat 2 unde care au lungimi de unda diferite. Este adevarat comentariul pe care l-am pus in desen conform caruia cu ajutorul undei 2 nu se poate vedea un obiect foarte mic pt. ca unda este prea "larga" si nu-l poate intersecta?
3.Toate undele din spectrul electromagnetic se reflecta atunci cand intalnesc ceva,asa cum fac undele care alcatuiesc lumina vizibila? Daca da atunci cum ajung undele radio dintr-o camera in alta daca aceste unde se lovesc de pereti? Consider ca am un receptor si un transmitator in cele 2 camere.
4.Daca ar exista un aparat care ar putea "citi" pe lungimea de unda a undelor radio asa cum citeste ochiul lungimea de unda a luminii vizibile, ar putea vedea ce se afla in camera alaturata?
5.Asta este o intrebare in afara subiectului: daca dau copy/paste la un text din calculatorul meu aici tot ce am scris anterior si dupa paste dispare cand dau save si ramane doar ceea ce este intre [quote.] si [/quote.].De ce?

HarapAlb:
bine ai revenit si multumesc pentru urare  :)


1) Ai dreptate, se poate spune ca frecventa unei unde depinde de lungimea de unda. In cadrul electromagneticii clasice, dupa cum este definita relatia de dispersie a mediilor optice frecventa undei si lungimea de unda (de fapt numarul de unda) sunt tratate pe picior de egalitate. Se poate spune ca frecventa depinde de lungimea de unda sau ca lungimea de unda depinde de frecventa. Cele doua formulari sunt echivalente in sensul ca se obtin aceleasi rezultate indiferent ce formulare alegem. Asta este adevarat cel putin in mediile liniare, in mediile neliniare s-ar putea sa nu fie adevarat.

 Daca dorim sa analizam riguros (adica folosing fizica cuantica si la nivel microscopic) fenomenul de propagare a undelor se constata ca fotonii se ciocnesc elastic de atomi si de aceea avanseaza mai greu intr-un material decat in vid - e ca un nor de musculite ce se misca haotic deasupra capului nostru dar se misca odata cu noi (viteza la care zboara ele este mai mare decat viteza la care ne deplasam noi, dar in ansamblu roiul se deplaseaza cu viteza mai mica). Ciocnirea elastica este echivalenta cu conservarea energiei. Pentru a simplica lucrurile se defineste o viteza efectiva a undelor c(f)=c0/n(f), asa cum ai zis tu.


2) Da, comentariul tau este corect. Exista o formula dedusa de Lord Rayleigh care iti permite sa calculezi dimensiunea minima a unui obiect ca poate fi observat folosind o anumita lungime de unda. Ca urmare folosind lumina albastra, raze ultraviolete sau raze x se pot observa detalii din ce in ce mai mici. Insa lungimile astea de unda sunt greu de manipulat si de aceea se folosesc particule precum electroni (microscopul cu electroni). aici gasesti si niste formule: http://en.wikipedia.org/wiki/Spatial_resolution

 De fapt criteriul lui Rayleigh se aplica atunci cand detectorul este departe de obiectul pe care il studiem (suntem in regim de "far field" si detectorul capteaza o mica parte din undele reflectate de obiect), insa daca ne apropiem cu detectorul de obiect se pot reconstitui detalii mai mici decat lungimea de unda deoarece detectorul colecteaza aproape toate undele (suntem in "near field"): http://www.optics.rochester.edu/workgroups/novotny/snom.html

 Teoretic, daca am putea capta toate undele pe care le imprastie un obiect, fie el cat de mic, atunci am avea rezolutie (rezolutie=putere de a distinge doua obiecte alfate la o anumita departare unul de celalalt) spatiala infinita!

 Imbunatatirea rezolutiei aparatelor optice este o tema inca activa in comunitatea stiintifica. Mai nou, s-au propus materiale cu indice de refractie negativ care permit colectarea a mai multa informatie decat lentilele clasice: http://mitworld.mit.edu/video/455/

 Alta metoda pentru a imbunatati rezolutia spatiala este folosirea unor surse speciale ce produc unde imperecheate (entangled photons).
 Am gasit o prezentare care pare interesanta: http://www.acqao.org/workshops/2004_School_lectures/Treps.pdf


3) la trecerea dintr-un mediu in altul (sa o numim discontinuitate) o parte din unda incidenta se reflecta, iar restul se transmite. Depinzand de frecventa undei si de natura discontinuitatii cantitatea reflectata si transmisa se schimba. Pentru undele radio peretii sunt, sa zicem, transparenti (adica se reflecta foarte putin), in schimb pentru spectrul vizibil peretii sunt opaci. Trebuie mentionat ca pe langa reflexie si transmisie exista si absorptie, in mod concret undele vizibile nu trec prin pereti pentru ca sunt absorbite.


4) Da. Se pare ca s-au imaginat astfel de dispozitive pentru a fi folosite de catre armata  ;) Problema o constituie absorptia undelor de catre perete pentru ca nu toti peretii au aceeasi constituenta (caramida, metal, sticla, lemn...) asa ca nu stiu cat de multa informatie se poate obtine in realitate


5) N-ar trebui sa dispara textul dupa ce faci paste. Numai sa ai grija sa fie text chior (adica simplu) fara formule, desene (cum sunt de obicei documentele de tip MS-Word)

Krystyan:
Am nimerit-o? Adica asa intersecteaza undele obiectele, asa cum am desenat eu? Asta inseamna ca daca am 2 camere, 2 obiecte si 2 surse de lumina care indeplinesc conditiile de mai jos este adevarata afirmatia nr. 6?
a)camerele sunt absolut identice din toate punctele de vedere(geometrie, compozitia mediului interior, compozitia si grosimea peretilor s.a.m.d.)
b)in fiecare camera se afla 2 obiecte perfect identice din toate punctele de vedere
c)obiectele au aceeasi pozitie in camera
d)sursele de lumina sunt de asemenea perfect identice(intensitate, lungime de unda , frecventa etc.)
e)sursele de lumina NU au aceeasi pozitie in camera, ele difera doar prin pozitia lor.
6. Un observator care are aceeasi pozitie in ambele camere, priveste obiectele si are capacitatea sa identifice orice unda infinit mica reflectata de cele 2 obiecte va vedea obiectele un pic diferit pt. ca sursele de lumina, desi avand aceeasi lungime de unda si deci acceasi "rezolutie", datorita faptului ca sunt pozitionate in puncte diferite din camera, fiecare unda a fasciculului de lumina nu va intersecta acelasi atom identic al celor 2 obiecte.Adica o unda x din camera 1 va intersecta atomul y al obiectului 1 situat in camera 1 iar acceasi unda x din camera 2 va intersecta atomul situat in vecinatatea atomului y al obiectului 2 din camera 2.De retinut ca atomul y apartine ambelor obiecte fiindca am spus ca obiectele sunt identice.Intrebarea si concluzia ar fi ca undele lovesc atomii in mod aleatoriu iar noi nu avem nici o certitudine ca obiectul vazut este cel care exista in realitate pt. ca, nu-i asa, nu exista unde care sa loveasca absolut toti atomii care alcatuiesc un obiect.
7.In topicul "Vrei sa discuti si altceva?" am intrebat daca este posibila transformarea unor unde in alte unde.Adica lumina vizibila in unde radio sa zicem sau in alte unde care nu pot fi vazut cu ochiul liber.M-am gandit la un fenomen descris in figura nr.3 si mi-am imaginat un camp "miraculos" care transforma lumina vizibila intr-o unda cu o lungime de unda nedetectabila ochiului si care se comporta precum undele radio fata de pereti, adica pur si simplu trec prin pereti.Ar insemna ca aceasta unda transformata ar patrunde prin obiectul din interiorul campului "miraculos" pastrand informatia ei originala (indiferent de natura acestei informatii) iar cand ar iesi din campul "miraculos" ar reveni la tipul de lumina vizibila, ar intersecta primul obiect intalnit si o parte s-ar reflecta urmand acelasi drum ca mai inainte, adica se transforma in interiorul campului "miraculos" pastrand informatia primului obiect intersectat, ar reveni la tipul de lumina vizibila dupa iesirea din campul "miraculos" si ar cadea pe retina umana.Astfel obiectul din interiorul campului "miraculos" ar deveni invizibil.Se observa ca unghiul la care se reflecta lumina vizibila nu influenteaza cu nimic fenomenul.Deci, cum am spus mai sus, intrebarea ar fi daca se pot transforma undele (nu neaparat lumina vizibila) in alte unde.Desigur, tranformarile la intersectia cu campul "miraculos" ar avea loc la nivel atomic sau subatomic.

HarapAlb:
 Comentariu general: daca sunt termeni (folositi de mine in explicatiile date) pe care nu-i intelegi, spune-mi si ii discutam.

 Incept cu problema nr. 7:

 Ideea la care te-ai gandit este ingenioasa si cred ca ai putea-o inregistra ca patent, daca nu a facut-o cineva pana acum!  :)
 Daca idealizam toate procesele de conversie dintr-un tip in alt tip de unda, propunerea ta ar functiona. In figura ta campul miraculos ar fi un material neliniar.

 Teoretic se pot imagina convertoare pentru orice lungime de unda (de ex. vizibil->radio, vizibil->infrarosu si invers), chiar daca s-ar face in mai multe etape (de ex: vizibil->infrarosu->radio). Schimbarea lungimii de unda (sau a frecventei) este un proces care depinde foarte mult de intensitatea undelor. cu cat undele sunt mai puternice cu atat mai probabila este conversia lor. Problema este ca, bazandu-ne pe materialele cunoscute astazi, conversia de lungime de unda se poate realiza numai cand sursa de lumina este o raza laser; lumina obisnuita (de la soare, becuri) nu este suficient de intensa pentru a putea aparea conversia. In prezent se incearca obtinerea pe cale artificiala a unor materiale ce ar permite conversia si la intensitati mici, dar poate ca in viitor se va obtine asa ceva!

 Exista deja niste propuneri de invizibilitate in care razele de lumina "ar curge" pe langa obiectul invizibil iar la iesire razele si-ar continua drumul ca si cum nu ar fi intalnit nici un obiect in calea lor. Aici gasesti mai mula informatie: http://www.ee.duke.edu/~drsmith/cloaking.html

 Referitor la problema nr.6.
 Inteleg ca avem urmatoara configuratie: 2 camere identice fiecare din ele continand cate un obiect, o sursa de lumina - obiectele sunt identice, sursele sunt amplasate diferit. Acum vine un observator in fiecare camera in aceeasi pozitie si studiaza undele reflectate (termenul corect este:  unde imprastiate) care vin atat de la obiectul aflat in acceasi camera cu observatorul cat si de la obiectul din camera alaturata.
 Pana aici e aceeasi situatie la care te-ai gandit?


--- Citat din: Krystyan din Ianuarie 04, 2008, 12:21:13 a.m. ---Intrebarea si concluzia ar fi ca undele lovesc atomii in mod aleatoriu iar noi nu avem nici o certitudine ca obiectul vazut este cel care exista in realitate pt. ca, nu-i asa, nu exista unde care sa loveasca absolut toti atomii care alcatuiesc un obiect.

--- Terminare citat ---
Este adevarat ca undele lovesc in mod aleator atomii unui corp si limitandu-ne la un interval scurt de timp vom vedea numai parti ale obiectului. Insa daca asteptam suficient de mult timp vom primi informatii de la aproape toti atomii obiectului si astfel putem reconstrui obiectul. Nu vad ce legatura are asta cu cele doua camere pentru ca observatorul se considera directional in sensul ca receptioneaza informatie numai dintr-o anumita directie.

Adi:
Nu am avut timp sa urmaresc discutia, dar dupa cantitate si din putinul ce am citit, si din calitate, se dezvolta foarte frumos. Multumesc HarapAlb pentru ajutor.

Navigare

[0] Indexul de Mesaje

[#] Pagina următoare

Du-te la versiunea completă