Zapytaj matrixa
Forum dyskusyjne Zapytaj Matrixa zostało otworzone przede wszystkim dla osób, które chcą poszerzać horyzonty i wymieniać się ciekawymi spostrzeżeniami na temat fizyki. Oczekujemy, że zadawane pytania będą służyły właśnie tym celom. Uprzedzamy, że na pytania o charakterze "rozwiąż za mnie problem" bądź na pytania już zadane na forum Morpheus nie będzie udzielać odpowiedzi.
Efekt Goosa-Hanchena
max: Co to jest efekt Goosa-Hanchena. Słyszałem, że chodzi o coś z odbiciem, ale nigdzie nie mogę znależć szerszych informacji, nawet w Podstawach fizyki. Gdzie moge o tym znależć, najlepiej po polsku?
Morpheus: Ten efektu rzeczywiscie nie znajdziesz w Podstawach Fizyki. Nie znajdziesz go rowniesz w powazniejszych ksiązkach z elektrodynamiki czy optyki.
Efekt Goosa-Hanchena (ang. Goos-Hanchen effect, Goos-Hanchen shift)
dotyczy odbicia światła lub ogólniej fali elektromagnetycznej, w sytuacji tzw. całkowitego wewnętrznego odbicia. Gdy fala przechodzi z ośrodka o większym współczynniku załamania n1 do ośrodka o mniejszym współczynniku załamania n2<n1, przy dostatecznie dużym kącie padania następuje zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia, w którym nie ma promienia przechodzącego do ośrodka rzadszego. To rozumiem dobrze wiesz. Efekt Goosa-Hanchena polega na tym, że promień nie odbija się dokładnie na powierzchni rozdziału dwóch ośrodków, lecz można powiedzieć, że wnika nieco wgłąb (pole elektromagnetyczne zanika wykładniczo z głębokością wniknięcia) i efektem końcowym jest obserwacja, że odbity promień wychodzi z punktu położenego nieco obok punktu padania wiązki na granicę ośrodków. Rysunkowo:
-------------- --- granica rozdziału ośrodków
**/**d**\***
*/*******\**
/*********\* --- promień odbity
|
promień padający
Odstęp między punktem padania a punktem odbicia "d" nazywany jest czasem przesunieciem Goosa-Hanchena i zależy od kąta padania, jak i polaryzacji wiązki padającej.
Wyprowadzenie tego efektu wymaga rozważania wiązki o skończonym przekroju, nie można rozważać fal płaskich, tak jak to się robi zazwyczaj wyprowadzając wzory Fresnela na odbicie i załamanie światła.
W znanych mi ksiazkach efekt ten nie jest opisany w ogóle albo jest tylko wspomniany jako ciekawostka. Nie mogę w związku z tym polecić żadnej książki, w której ten efekt byłby szczegółowo opisany i wyprowadzony.
Polecam za to polska stronę internetową (co prawda po angielsku), na której są wzory na wielkość przesunięcia d w zależnosci od kąta padania:
http://www.if.uj.edu.pl/ZOA/group/td_files/ewa/aniz/aniz.htm
Bariera
Rafał: Witam, rozważałem ostatnio wnikanie cząstki o energii E<U w obszar o skokowym potencjale U. Zastanawia mnie jedna rzecz - z jednej strony można formalnie pokazać, że amplituda fali padająca na taką skokową zmianę potencjału jest równa amplitudzie fali odbitej a z drugiej strony można pokazać że istnieje fala wewnątrz obszaru U>E. Jak pogodzić jedno z drugim - według mnie jeśli cała fala odbija się od bariery to nic nie może wniknąć w obszar U>E.
Morpheus: Rozumiem, że chodzi o padanie kwantowych cząstek o energii E na barierę potencjału U, t.że E<U. Wtedy rzeczywiście, fala odbija się od bariery całkowicie, w tym sensie, że jak policzysz strumień energii odbitej i strumień energii padającej, to będą sobie równe. Nie mniej w obszarze bariery funkcja falowa nie jest zero, lecz zanika wykładniczo (tym szybciej, im większe U).
Można sobie próbowac ten proces wyobrażać tak (zaznaczam, że nie należy tego wyobrażenia brać zbyt dosłownie), że cząstki nie odbijają się od bariery jak pilka od twardej ściany, a raczej jak od ściany "gąbczastej" i żeby się odbić muszą trochę w tę "gąbkę" wniknąć. Stąd to wnikanie funkcji falowej.
Gdyby U-> nieskonczonosci, wtedy funkcja falowa w obszarze bariery byłaby dokładnie 0 i nie byłoby problemu z wnikaniem. Wtedy można powiedzieć, że ściana "gąbczasta" staje się twarda.
Obroty
Particle: Dlaczego z ziemi zawsze widać tę samą stronę księżyca?
Morpheus: Księżyc obiega Ziemię z okresem około 28 dni. Ponadto Księżyc obraca się również wokół własnej osi z TAKIM SAMYM okresem 28 dni! Dzięki temu zawsze jest zwrócony do Ziemi tą samą stroną. Można by pomyśleć, że jest to jakiś niesamowity zbieg okoliczności, że te dwa okresy są sobie równe. Równość tych okresów ma jednak swoją głębszą przyczynę. Podobnie jak Księżyc wywołuje na Ziemi przypływy i odpływy oceanów, Ziemia powoduje odkształcenia Księżyca - nie ma tam co prawda oceanów, ale odkształceniu ulega skorupa Księżyca (wydłuża się nieco w kierunku Ziemi). To powoduje, że jeśliby Księżyc miał inny okres obrotu wokół własnej osi niż okres obiegu, Ziemia wyhamowywałaby (lub przyspieszała) jego ruch obrotowy, aż do momentu gdy okres obrotu zrównałby się z okresem obiegu.
« wstecz
