Back to frontpage
Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

kun je een foton opsluiten?

Stel, je hebt een perfect ronde bol die je aan de binnenzijde bekleedt met een perfect spiegelende wand. In deze bol laat je een stel fotonen los door er kortstondig licht in te schijnen.

Zullen deze fotonen nu:
- heel snel verdwijnen (en wat gebeurt er dan mee?)
- heel lang weerkaatsen, maar uiteindelijk toch verdwijnen (en waarom?)
- eindeloos weerkaatsen.

Is dit ooit wetenschappelijk aangetoond? Door wie? En hoe?

Verwijderde gebruiker
9 jaar geleden
693
Verwijderde gebruiker
9 jaar geleden
https://www.physicsforums.com/threads/have-photons-been-isolated.212750/

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Het beste antwoord

Dit kan niet in de constructie die je beschrijft. Dat komt omdat de brekingsindex van het materiaal waarin je het foton vast wil houden kleiner moet zijn dan 1.41 om het vast te houden maar dat de brekingsindex van hetzelfde materiaal juist groter moet zijn dan 1.41 om het foton in de juiste hoek in het materiaal te brengen. Beide condities sluiten elkaar uit (zie de onderste paragraaf in de wetenschapsforum link).

Wat wel kan is fotonen opsluiten in een fotonisch kristal, maar dat is een heel andere contstructie.

Overigens is er in de natuur nog een effectieve manier om fotonen op te sluiten. Dat heet een zwart gat, maar dat is wel van een andere orde ;-)
(Lees meer...)
Bronnen:
Verwijderde gebruiker
9 jaar geleden
Thecis
9 jaar geleden
Goed punt van het zwarte gat. Alleen zitten we nog met de Hawkingstraling die nog niet bewezen is. Zo lang dat er nog niet is, zitten we met een thermodynamisch probleem, namelijk wet van behoud energie. Het fotonisch kristal had ik inderdaad wel bedacht, maar niet erbij gezet. Als je een diamant goed slijpt, heb je zo'n kristal. Als het om een bolstructuur gaat, lukt het inderdaad niet. Maar als je een kooi omschrijft als een ruimte waarin iets gevangen blijft, ben je niet meer beperkt tot een bolvorm. Dan zijn er vormen waarin het wel kan (zullen wel de wat meer exotische vormen zijn).
Verwijderde gebruiker
9 jaar geleden
+) Bedankt voor je antwoord
Dus volgens jou doet de vorm wel ter zake, en is het juist die vorm die moet zorgen voor een brekingshoek die zowel groter als kleiner moet zijn dan 1.41 en dat is filosofisch gezien niet mogelijk in deze constructie, afgezien van praktische of technische belemmeringen. Blijkbaar kan dat dan wel in een fotonisch kristal. Interessant! Zwart gat. Ja. Natuurlijk. Ik weet eigenlijk niet of je daar binnen nog van fotonen kunt spreken.
Thecis
9 jaar geleden
@stamper
Binnen een zwart gat kan je zeker spreken van fotonen. Een deeltje of foton merkt namelijk niets van de event horizon. Alleen weten we wel zeker dat een foton er a) niet uitkomt, maar b) ook dat het foton er niet eeuwig in blijft bestaan.
Verwijderde gebruiker
9 jaar geleden
Je kunt fotonen opsluiten in een fotonisch kristal.

Andere antwoorden (1)

Leuk gedachtenexperiment.
Dit experiment is niet uit te voeren. Niet exact zoals je hebt weergegeven. Dit komt door de volgende redenen:
- perfect ronde bol bestaat niet. Overigens is dit ook niet nodig voor dit experiment. Niet perfect rond mag gewoon, dus dit is geen restrictie.
- Perfect spiegelende wand bestaat helaas ook niet. Deze is wel redelijk essesntieel.
- in de bol wil je fotonen loslaten. Dit kan alleen als je een probe hebt (of een dekseltje in je bol). Beide zorgen er voor dat er geen perfect spiegelend oppervlak meer is. Dit zal in de praktijk ervoor zorgen dat er verlies is.
- Om een foton ver te laten reizen (opsluiten in een 100% spiegelende kooi is bijna hetzelfde als gewoon heeeel lang rechtdoor gaan) moet je zorgen dat het foton niet kan botsen met iets dat het op kan nemen. Je bol zal dus vacuum moeten zijn. Dit is nagenoeg niet haalbaar. Je bol zal erg groot moeten zijn (meters doorsnede) als je daadwerkelijk het vacuum van "open space" wil evenaren (er mogen immers maar een paar deeltjes per m3 zijn als je "open space" wil evenaren.
- Een "nadeel" van vacuum is dat er spontaan elementaire deeltjes en hun antideeltjes in ontstaan. Deze annhileren ook weer natuurlijk maar niet meteen. Een foton kan hier op botsen en wordt opgenomen of omgezet).

Dus, als alles inderdaad perfect opgesteld is, zullen fotonen heel lang kunnen weerkaatsen. Zelfs als de opstelling perfect is, zullen fotonen niet eeuwig rond blijven kaatsen omdat er altijd elementaire deeltjes ontstaan die invloed kunnen hebben op het verloop. Niet eeuwig rondkaatsen kan nog wel betekeneen dat het miljoenen jaren kan duren (in theorie dus).
(Lees meer...)
Thecis
9 jaar geleden
Verwijderde gebruiker
9 jaar geleden
+) bedankt voor je reactie Dus volgens jou zou een perfect spiegelende kooi (vorm doet niet ter zake) die perfect wordt leeggezogen in theorie een foton oneindig weerkaatsen. In de praktijk zullen wij die kooi niet kunnen bouwen, omdat de aansluitingen van lichtbron en vacuümzuiger de perfecte weerspiegeling doorbreken en omdat we technisch niet in staat zijn de ruimte perfect leeg te zuigen, noch om perfect te weerspiegelen. Tevens vraag ik mij af hoe je van buitenaf zou moeten vaststellen dát er nog fotonen weerkaatsen. Dus technisch niet op deze wijze uitvoerbaar. Filosofisch gezien onder perfecte omstandigheden wel waarschijnlijk.
Thecis
9 jaar geleden
@stamper, nee ook als je de contstructie perfect hebt, zijn er quantum mechanische effecten waardoor je een foton verliest / omgezet wordt. De foton zal er wel heel lang in kunnen bestaan (misschien wel miljoenen jaren), maar eeuwig zal het niet zijn. Het daadwerkelijk meten of er nog een foton is, zal niet mogelijk zijn. Voor de meting moet de foton interactie met IETS hebben. Met die interactie zal het foton verloren gaan.
Dus van buitenaf kan je het inderdaad niet zien of het er nog is. Filosofisch gezien zal het dus ook niet mogelijk zijn door de QM-effecten.
Ook in lege ruimte gebeurd een stuk meer dan dat je verwacht.

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 2500
Gekozen afbeelding
+