Işığın evin en ücra yerlerine girebilmesinin nedeni.

Question

Güneş belli bir yerdeyken gölge oluyor tamam ama gölge altındaki nesneler gözüküyor...

Aslında ilk olarak görme nedir onu açıklayayım.

Gözümüze dışarıdan gelen ışınların(fotonların) görme merkezine düşüp belirli elektrik akımı üretmesi ve üretirken farklı renklerin farklı enerjilerde dolayısıyla farklı akımlarda üretmesi, bunun dolayısında ise görme olayının beyinde işlenmesidir.

Kuantum-elektrodinamiğine göre aynadan yansıyan ışınların hepsi aslında gelme gitme açısı eşit şekilde yansımaz veya yansıma ihtimali olarak %100 olarak gelme gitme açısı eşit şekilde yansımaz.
Gerekli hesaplar sonucu Büyük ihtimalin gelme-gitmeaçısı aynı olucak şekilde yansıyacagı belirlenmiştir.(tabi herkes bunu zaten biliyordu) bkz.QED-KEDİ

Soru;

Işık dalgamı parçacıkmı ,bununla ilgilenmeden soruyu soralım, güneş belli  bir $(x,y,z)$ koordinatındayken(güneş ışınlarının anında geldiğini varsayarsak) evin içini göremezken bile nasıl oluyorda en köşe noktalar aydınlanıyor ,en karanlık odalar bile aydınlanabiliyor, nasıl soğurulmadan bukadar dolaşabiliyor?

Comments

Evinizin odalarının duvarlarını siyaha boyamayı denediniz mi? :)

---

hocam ıyı hoşta ınsana garıp gelıyor foton denızınde yuzdugunu hıssetmek:)

---

hocam multıvariablede ekstremum bulmayı naptınız, ben daha bakamadım binomal teoremde bir yazım var .

Answer 1

Işığın evin en ücra yerlerini aydınlatabilmesinin nedeni ışığın etraftaki nesnelerden yansıması ve saçılması (nesne yüzeyi düzgün değilse ya da atom ölçeğinde inceleme yaparsak bu olaya saçılma deniyor). Madde ile foton alanlarının etkileşiminden (saçılmanın kuantum elektrodinamiğindeki tarifi) çıkan sonucun makroskopik durumlarda (=çok fazla atom, fazla foton (ama alan şiddeti klasik doğrusal olmayan optikteki kadar çok olmayacak, yoksa fark var...) ve etkileşim sabiti sonsuz) klasik elektrodinamikten (=Maxwell denklemleri) çıkanla aynı olduğu (bir örn. için buraya bakılabilir) bulunmuş. O yüzden Maxwell denklemleri ve soğurma (örn. düzlemsel dalga biçimindeki elektriksel alan $\vec{E}=\vec{E}_0e^{i(kz-\omega t)}$ soğurulmadan sonra $\vec{E}=\vec{E}_0e^{-\epsilon\frac{\omega}{c}z}e^{i(kz-\omega t)}$'ye dönüşüyor, ışığın saçıldığı nesnelerin molar soğurulma katsayısı $\epsilon$ da belli olduğundan (Lambert Beer yasası bununla ilgili) yere bağlı alan büyüklüğü hemencecik bulunuveriyor dedimse de inanma: Işığın nasıl saçıldığı/ elektromanyetik dalganın hangi tarafa yayıldığını nereden bulacağız. Bunun için farklı yöntemler var: Küre parçacıklardan oluşan nesneler için Mie kuramının eklentileri, homojen parçacıklar için yüzey (T-matrisi,MoM,GMT), diğerleri için hacim ayrıklamasına dayanan (FDTD,TLM,DDA->VIE) çok ama çok gelişmiş yöntemler... Bir de saçılmanın türleri var, şu ana saydıklarım çözüm yöntemlerinin hepsi Mie saçılması, yani nesneleri oluşturan parçacıklar ışığın dalga boyutu büyüklüğündekiler, içindi.Ek olarak, Rayleigh: parçacıklar dalga boyundan daha küçük; Raman: parçacıklarla (burada atomlar) e.m. dalga arasında aktarımı var, Fonon-Raman: aynısı ama parçacıklar optik fononlar, Brillouin: aynısı ama akustik fononlardan saçılma olanları da var.

Not: Geçiştirerek yazdığımın farkındayım. Daha fazla detaya girmeden önce Jackson'un Klasik Elektrodinamik'inden yansıma, kırınım, ayrılım, kırılma konularına gözatılmasını öneririm.

Soruya soruyla yanıt: Güneş ışınlarının insan gözünün algılayamayacağı kadar düşük şiddete (<$10^{-9}W/m^2$) ulaşana kadar kaç kere duvardan yansımış olacağını bulabilirmiyiz? Adı geçen kitaptan şu çizge belki yardımcı olabilir (belki diyorum...):

Comments

Teşekkürler sayın Kaan peki şöyle dersem bana kızmazsınız de mi?

bir anda kafamızı çevirip başka yerlere baktığımızda veya süreklı dikizlediğimiz bir yere bakarken karanlık görüşler olmuyor(istisnalar hariç) o zaman bir foton denizinde bulunuyoruz diyebilir miyiz?Ama öyle bir deniz ki , çok yoğun bir deniz her an her noktadan bize fotonlar gelıyor,dolayısıyla kesiksiz ve güzel bir görme sağlanıyor.

---

Rica ederim, sayın ve sevgili Anıl. Başımızı çevirdiğimizde gördüğümüz cisimlerin parlaklıklarının değişmemesi;  (saçılma türü yukarda saydıklarımdan herhangi biri olabilir) etrafımızdaki nesnelerin yüzeylerinin büyük ölçüde mükemmel dağınık yansıtıcıya benzemesi sayesinde Lambert'in kosinüs yasası ile açıklanabiliyor
(Dikkat et, sayfa ingilizceden biraz kötü çevrilmiş mesela oradaki 'Bu, insan gözünün aynı görünür parlaklıkta olduğu anlamına gelmektedir'->'Lambert yüzeyleri insan gözüne her açıdan aynı parlaklıkta gözükür.' olacak). Görme olayıyla ilgili daha fazla bilgi bu sayfada.

Fotonları parçacık olarak ele alırsan öyle diyebilirsin (aslında öyle bile olsa her noktadan diyebilmen için hiç karartı görmemen lazım, her an da değil çünkü ışık hızı sabit, yoğunluk da göreceli...) ama aslında $A^\nu(x^\mu)$ diye bir kuantum alanı (dediğin gibi KEDi fakat biraz sabır:) klasik teorileri iyice öğrenmeden (yani yüksek lisansa kadar) geçmemek lazım düşüncesindeyim, ama karar sana kalmış.)

---

Çok teşekkürler ve kesinlikle haklısınız lısans temelı süper sağlam olmadan bunlara geçmek anlamsız olur.Teşekkürler.

---

tabloya numerık analız tarzı bırşey yapıp ,denklemıze edebilirsem ortalama kaç sefer oldugunu bulabılırım.