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THEMA: Lichtgeschwindigkeit im Medium

Lichtgeschwindigkeit im Medium 13 Feb 2018 13:16 #27846

Hallo alle miteinander,

meine physikalischen Kenntnisse zum Thema „Lichtgeschwindigkeit in Medien“ stoßen im Moment leider an ihre Grenzen. Vielleicht kann mir jemand hier halbwegs verständlich erklären weswegen Licht in Medien eine geringere Ausbreitungsgeschwindigkeit hat als im Vakuum?

Um es nicht allzu kompliziert zu machen, sage ich mal ein Lichtimpuls sei monochromatisch und rast mit c0 durch das Vakuum. Dieser tritt in ein dispersives, optisch isotropes Medium ein – darin passieren irgendwelche Dinge, die das Licht verlangsamen. Beim Austritt aus dem Medium, zurück ins Vakuum beträgt die Geschwindigkeit wieder c0, nur die Intensität sollte geringer sein.

Wenn

c0 = 1 / (sqrt(ε0*μ0))

im Vakuum gilt, dann ändert sich die elektrische und magnetische Feldkonstante jeweils um einen materialabhängigen Faktor, also ist

cMedium = 1 / (sqrt(ε0*μ0*εr*μr)) = c0 / (sqrt(εr*μr))

Damit hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Medium allein von Permittivität εr und der Permeabilität μr ab?

Ab hier verstehe ich es nicht mehr. Ist es jetzt so, dass das Photon auf ein Atom trifft und die irgendetwas elektromagnetisches miteinander machen, was Zeit kostet z.B. Energieumwandlungen nach Anregung oder Streuung usw.?
Müsste es nicht auch eine gravitative Wechselwirkung geben, wenn ein masseloses Proton dicht an einem Atomkern „vorbeifliegt“?

Die Gruppe um Lene Hau hat in Einstein-Bose Kondensaten das Licht auf 17 m/s verlangsamt und als Zukuntsausblick soll das Licht vollständig angehalten werden. Wie soll das möglich sein? Man müsste εr oder μr gegen Null laufen lassen aber es kann doch eines von beiden tatsächlich den Wert Null annehmen?

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Lichtgeschwindigkeit im Medium 13 Feb 2018 19:05 #27858

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MarlenS schrieb: Müsste es nicht auch eine gravitative Wechselwirkung geben, wenn ein masseloses Proton dicht an einem Atomkern „vorbeifliegt“?


Viele interessante Fragen. Ich fange mal mit der leichtesten an. Die Gravitationskraft ist um viele Größenordnungen schwächer als die anderen und im atomaren Bereich daher völlig zu vernachlässigen.

Sie tritt im Größeren in Erscheinung, da die Kernkräfte extrem kurzreichweitig sind und sich elektromagnetische Kräfte ausgleichen.
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Lichtgeschwindigkeit im Medium 15 Feb 2018 10:08 #27957

MarlenS schrieb: Ist es jetzt so, dass das Photon auf ein Atom trifft und die irgendetwas elektromagnetisches miteinander machen, was Zeit kostet z.B. Energieumwandlungen nach Anregung oder Streuung usw.?

Im Prinzip ist es so. Diesen Zeitverlust nutzt man geschickt aus. Hier ein Link dazu.
Folgende Benutzer bedankten sich: HardyG

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Letzte Änderung: von Michael D..

Lichtgeschwindigkeit im Medium 17 Feb 2018 09:46 #28032

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super cool - Dein Link, Michael D.
Von 2001... warum hört man so wenig davon?

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