سوال نوری

[hesam89]

سلام يه سؤال داشتم نميدونم درسته يا غلط
اينکه ديوار نوری معنی داره ؟
مثلاً اگه منبع صوتی با سرعت صوت پيش بره به دليله تجمع امواج صوت جلوش ديوار صوتی ايجاد ميشه
برای نور چی ؟
اگه يه منبع نوری با سرعت نور پيش بره و نور توليد کنه چی ميشه ؟

[New Astronomer]

سلام

در مورد سرعت نور خواص عجیبی وجود داره که از زمان کشف آنها (حدود 150 سال پیش) تا حالا هیچ توجیه منطقی برای اون پیدا نشده:

1- نور برای انتشار خودش به هیچ محیط مادی نیاز نداره و مثل صوت نیست که آشفتگی ملکولهای هوا عامل انتقال اون باشه. پس تجمع امواج نوری بی معنیه. (تجمع در کجا یا کدام محیط مادی؟)

2- اگر منبع انتشار نور با هر سرعتی هم که حرکت کند، کوچکترین تاثیری در سرعت انتشار نور نخواهد داشت و جمع سرعت منبع انتشار نور و سرعت نور باز هم مساوی سرعت نور است!

فرض کنید اتومبیلی در شب با سرعت v در حال حرکت با چراغهای روشن است. سرعت نور هم که c است. اما جمع سرعت اونها c+v نیست، بلکه c است!

..............................................................................! c+v=c

با هر سرعتی هم که حرکت کنیم بدلیل محدویت طبیعت، هیچ وقت به بالاتر از سرعت نور نمی‌توانیم برسیم. بنابراین ایجاد دیوار نوری که عاملش حرکت با سرعت مافوق سرعت نور (مثل حرکت با سرعت مافوق صوت در ایجاد دیوار صوتی) است، غیر ممکن است.

موفق باشید/.

[hesam89]

اولاً ديوار صوتی فقط در همون سرعت صوت به وجود مياد بعد از سرعت صوت اون منبع از صوت خودش جلوتر ميزنه و انباشتگی صوتی به وجود نمياد
دوماً اين ثابت شدس که نور از فوتون تشکيل شده يعنی ذرات کوچيکه انرژی که با سرعت نور در حرکت هستند جز اينه ؟
بدشم در پديده ديوار صوتی ما نميآيم سرعت صوت رو با سرعت منبع جمع کنيم بگيم اين ميشه سرعت صوتی که از منبع به وجود مياد چون سرعت صوت ثابت مثل سرعت نور
شما فرض کنيد يک منبع نوری با سرته V پيش ميره نوری که ازش توليد ميشه با سرته C-V جلوتر از آن در حرکت است ok؟
اگه سرته منبا نوری به C برسه يعنی نوری که ازش توليد ميشه داره با خودش حرکت ميکنه ok؟
اين يعنی فوتون های ايجاد شده از منبع نر يا امواجه E (الکتريکی) و M (مغناطیسی) روی هم توليد ميشن ok؟



اين يعنی اصل بر هم نهی موج غيره اينه؟
اين برهم نهی تو صوت باعث ايجاد ديواره عظيمی از انباشته شدنه امواج صوت ميشه که فقط و فقط تو سرعت صوت ايجاد ميشه نه کمتر نه بيشتر از سرعت صوت



1 کمتر از سرعت صوت
2 سرعت صوت
3 بیشتر

حالا فکر کن همچین حالتی واسه فوتون ها یا امواج نوری (طبق آزمایش یانگ نور خاصیت موجی هم داره) و منبع پیش بیاد چه حالتی میشه؟





عامل ایجاد دیوار صوتی امواج ضربه‌ای یا Shockwaves در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربه‌ای ، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که می‌تواند به لایه‌های دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید. برای درک بهتر مطلب ، وقتی که سنگی در آب انداخته می‌شود، موجهایی در آب بوجود می‌آیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج ، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایه‌ای از ملکولهای آب است که قادر به انتقال به لایه‌های دیگر نیز می‌باشد، و امواج ضربه‌ای نیز ، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آنها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا ، تشکیل می‌شوند.

در سرعتهای نزدیک سرعت صوت ، فرضیه غیر قابل تراکم بودن هوا رد شده و ضریب تراکم هوا به 16% در می‌رسد، که مقداری غیر قابل چشم پوشی است. در این سرعتها هوای جلوی بال یا لبه حمله به شدت متراکم گشته و دما و فشار آن به طرز قابل توجهی افزایش می‌یابد، همین مسأله ، یکی از عوامل ایجاد امواج ضربه‌ای است. هواپیما با حرکت خود در هوا ، نظم فشار هوای محیط را بر هم می‌زند و همانند قایقی که در آب در حال حرکت است، امواجی از آن ساطع شده و به دلیل اینکه این امواج با سرعت صوت حرکت می‌کنند و هواپیما زیر سرعت صوت در حال سیر است، از آن دور می‌شوند.

اما کم کم ، با نزدیک شدن به سرعتهای ترانسونیک و حدود سرعت صوت ، این امواج فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و در جلوی بال متراکم می‌شوند. در مناطقی از بدنه هواپیما که سطوح ناموزونی نسبت به جهت حرکت هواپیما دارد، سرعت گذر هوا افزایش یافته و بر اساس اصل برنولی ، با افزایش سرعت سیال ، فشار آن کاهش می‌یابد. در چنین سرعتهایی ، هوای اطراف این سطوح به سرعت صوت می‌رسد، گر چه هواپیما هنوز به سرعت صوت نرسیده باشد. در نتیجه رسیدن بعضی سطوح به سرعت صوت ، امواج ضربه‌ای تولید شده و درگ یا پسای فراوانی را قبل از رسیدن به سرعت صوت تولید می‌کنند، که همین مسأله گذر از دیوار صوتی را مشکل می‌نماید.

صدای انفجار امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت ، هر بار در سرعتهای زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده می‌رسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع می‌شوند. با گذر از سرعت صوت ، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما باهم به گوش شنونده می‌رسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند می‌باشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی ، هاله‌ای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی ، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربه‌ای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید می‌آورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربه‌ای در موتورهای جت نیز استفاده می‌شود. بدین گونه که ، هوا ورودی در موتورهای جت ، حتی اگر هواپیما با سرعتهای بالای صوت پروزا نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد.

علت صدای انفجار امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت ، هر بار در سرعتهای زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده می‌رسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع می‌شوند. با گذر از سرعت صوت ، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما باهم به گوش شنونده می‌رسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند می‌باشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی ، هاله‌ای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی ، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربه‌ای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید می‌آورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربه‌ای در موتورهای جت نیز استفاده می‌شود. بدین گونه که ، هوا ورودی در موتورهای جت ، حتی اگر هواپیما با سرعتهای بالای صوت پروزا نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد.



ماهیت ذره‌ای

ایزاک نیوتن در کتاب خود در رساله‌ای درباره نور نوشت: پرتوهای نور ذرات کوچکی هستند که از یک جسم نورانی نشر می‌شوند. احتمالاً نیوتن نور را به این دلیل بصورت ذره در نظر گرفت که در محیط‌های همگن به نظر می‌رسد در امتداد خط مستقیم منتشر می‌شوند که این امر را قانون می‌نامند و یکی از مثالهای خوب برای توضیح آن بوجود آمدن سایه است.برخی دیگر از دانشمندان نیز اظهار داشته‌اند که نوز از ذرات در ارتعاش شدید تشکیل یافته‌است.

ماهیت موجی

هم‌زمان با نیوتن، کریستیان هویگنس (Christiaan Huygens) (۱۶۹۵-۱۶۲۹)طرفدار توضیح دیگری بود که در آن حرکت نور به صورت موجی است و از چشمه‌های نوری به تمام جهات پخش می‌شود به خاطر داشته باشید که هویگنس با به کاربردن امواج اصلی و موجک‌های ثانوی قوانین بازتاب و شکست را تشریح کرد.

حقایق دیگری که با تصور موجی بودن نور توجیه می‌شوند پدیده‌های تداخلی اند مانند به وجود آمدن فریزهای روشن و تاریک در اثر بازتاب نور از لایه‌های نازک و یا پراش نور در اطراف مانع (توضیح بیشتر در آزمایش دوشکاف).

ماهیت الکترومغناطیس

بیشتر به خاطر نبوغ جیمز کلارک ماکسول (James Clerk Maxwell) (۱۸۷۹-۱۸۳۱) است که ما امروزه می‌دانیم نور نوعی انرژی الکترومغناطیسی است که معمولاً به عنوان امواج الکترومغناطیسی توصیف می‌شود. گسترده کامل امواج الکتروو مغناطیسی شامل: موج رادیویی، تابش فروسرخ نور مرئی از قرمز تا بنفش، تابش فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما می‌باشد.

ماهیت کوانتومی نور

طبق نظریه مکانیک کوانتومی نور، که در دو دهه اول سده بیستم به وسیله پلانک و آلبرت انیشتین و بور برای اولین بار پیشنهاد شد، انرژی الکترو مغناطیسی کوانتیده است، یعنی جذب یا نشر انرژی میدان الکترو مغناطیسی به مقدارهای گسسته‌ای به نام «فوتون» انجام می‌گیرد. E=hν که در آن ν بسامد وEانرژی است


اگه غلط املایی داره ببخشید

[New Astronomer]

سلام
وردتون رو خوشامد میگم. اینو بگم که ماجرای غلط املایی‌ها از همون ابتدا تابلو بود :wink:

نوسانات الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم توجیه انتشار امواج الکترومغناطیس در یک کاواک هستند. اما در بیرون کاواک، ماهیت انتشار بی‌سیم یا بدون واسطه‌ی مادی یک موج الکترومغناطیس چیست؟ (فرضیه وجود اتر هم که اوایل 1900 رد شد)



اگر هم ماهیت ذره‌ای نور را در نظر بگیریم، خود فوتون یک جسم بدون جرمه!!! چطور یه جسم بدون جرم میتونه اصلاً وجود داشته باشه که حالا بخواد حرکت هم بکنه و حامل انرژی باشه؟ اینه که ماهیت این امواج واقعاً هنوز در پرده ابهامه.

در مورد دیوار صوتی هم که خودتون اشاره فرمودین که:

صدای انفجار امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت ، هر بار در سرعتهای زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده می‌رسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع می‌شوند. با گذر از سرعت صوت ، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما باهم به گوش شنونده می‌رسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند می‌باشد.

با تداخل امواج نوری ایجاد شده در گذشته با امواج ایجاد شده از منبع در حال حرکت که شما گفتید موافقم. اما مشکل اینجاست که در نزدیکی‌های سرعت نور با افزایش شدید جرم مواجه هستیم که لختی منبع نور رو به بینهایت میرسونه. تازه هیچ محیطی برای انتشار نور نداریم که منبع بخواد اجزاء اون محیط رو (مشابه ملکولها هوا در انتشار صوت) در جلو خودش مشابه مکانیزم انتشار صوت تحت فشار قرار بده و ....، مگه اینکه راهی پیدا بشه که خود نور در حال انتشار بشه منبع نور! نمی‌دونم...

شاید شکستن دیوار نوری در زمانی که سرعت منبع نور به سرعت نور میرسه (اگر لختی بینهایت منبع رو در نظر نگیریم!) مثل حالت ایجاد امواج مکانیکی ایستاده برای مدتی باعث ایجاد یک شعاع نوری چشمک زن در پشت سر منیع بشه. نمی‌دونم... :roll:

متشکر/.

[Sky_Watcher]

اگه دیوار نوری وجود داره پس چرا دیده نمیشه؟
وقتی موشک به سرعت نور میرسه حاله ای از امواج صوتی دورشو میگیره
که میشه اونو دید اما دیوار نوری رو نمیشه دید.شاید وجود نداشته باشه؟ :roll:
البته این که نمیشه دیوار نوری رو دید ، شاید به خاطر همون غیرمادی بودن نوره
درسته :|

[New Astronomer]

اگه دیوار نوری وجود داره پس چرا دیده نمیشه؟

سلام

ببینید ما گفتیم اگر منبع نوری می‌تونست به فرض محال (بدلیل رسیدن لختی به بینهایت در نزدیک سرعت نور) به نزدیکی سرعت نور برسه، اونوقت شاید یه چیزی شبیه دیوار صوتی البته با خصوصیات جدید تشکیل بشه.

اما دقت کنید حتی اگر یه چراغ قوه مینیاتوری هم بخواد به نزدیک سرعت نور برسه اونوقت جرمش به اندازه کل عالم میشه! (∞ <-- m)
که همچین چیزی امکان نداره و حتی به یک صدم سرعت نور هم نمیتونه برسه.



معلومه که در مورد دیوار نوری نمیشه از دیدگاه عملی بحث کرد. فقط از دیدگاه تئوری شاید بشه یه پیش‌بینی‌هایی مشابه اونچه که در بالا گفته شد انجام داد.

[hesam89]

منم فقط ميخواستم از ديدگاه تئوری بحث کنم نه در عمل
ولی فقط تصور اينکه نور روی هم تشکيل بشه خيلی سخته که چی به وجود مياد
نمونش شما ميتونی ليزر و در نظر بگيری که چنتا خطوط نوری موازی هم چه قدرتی داره . لیزر همینه دیگه؟
ولی در عوض بتونيم اين نور رو روی هم تشکيل بديم چی ميشه؟
يا حالا امواجه ديگر مثل X یا گاما