Форум переехал и обновился!

Для первого входа необходимо установить новый пароль через «Забыли пароль?». Укажите email, использованный при регистрации. Теперь вход выполняется по email, ваш ник на форуме сохранён.

Не помните адрес регистрации? Проверьте свои почтовые ящики: найдите старые письма по запросам club-nikon.ru или Клуб Nikon. Если восстановить доступ не получается, напишите на club-nikon@deesy.com.

Если вы уже установили новый пароль, повторять восстановление не нужно.

О показателе преломления...

Аватара пользователя
Andrey
Сообщения: 7754
Зарегистрирован: Пн апр 25, 2005 14:39

Re: О показателе преломления...

Сообщение Andrey »

Привет, Олег!


Ну, поехали! wink


Да .. видимо мало в свое время ставил двоек Вашем брату Физикам в Мифях .. надо было сразу отчислять )


будем считать, принято. Хотя, если буквоедствовать, то следует и к понятию длины волны с оговорками подойти, типа "длины волны в вакууме".


Если уж совсем буквоедствовать, "длины волны в вакууме" здесь вообще ни при чем. Будем считать, что Вы этого не говорили .. добрый я сегодня ), а то так недолго и на пересдачу напроситься ))



А в доказательство моего Утверждения 1 приведу цитаты двух очень уважаемых физиков:



“Согласно закону преломления Снеллиуса, преломленный луч лежит в плоскости падения, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для рассматриваемых сред зависит только от длины световой волны, не зависит от угла падения.”



Д.В.Сивухин т.4 «Оптика» стр.15 (курс, который читается в МФТИ)



Эту цитаты я уже приводил в своем самом первом сообщении в еще старой ветке.





Второй, не менее уважаемы физик – Олег Бутов



«1) показатель преломления зависит от частоты световой волны»



Вам дать координаты Олега? )) Или сможете с ним сами пообщаться? Надеюсь, он Вам подскажет, что есть простейшая зависимость между частой и длиной волны. И, следовательно, если есть зависимости от частоты, то есть зависимость и от длины волны.


И неправильно сказать, что показатель преломления зависит от фазовой скорости.


Я этого не говорил, но, тем не менее, коэффициент преломления на границе двух сред – это отношение фазовых скоростей волны в этих средах. И если это не зависимость, то, что это такое?


Но, в общем, приняли.


И даже не надейтесь так легко отделаться )

Будем изучать учебники, пока не скажете: “Согласен, Подпись, Число” )


Вот тут идет подмена понятий. Уже много путаницы.


Во! Мудрая мысль. Олег, Вы постоянно перепрыгиваете с одной волны на группу волн и обратно. Но, надеюсь, Вам хорошо известно, что если некоторый факт доказан для общего случая, то его можно применять на частные случаи. Но, если, что-то установлено для частного случая, то из этого не следует, что это будет работать в общем случае…


Фактически, это и есть зависимость показателя преломления (фазовой скорости) от длины волны (точнее, частоты).


Олег, Вы совсем запутались. Прочитайте, что Вы говорили перед этим. Вы сами себе противоречите в попытках меня опровергнуть. Точнее даже не меня на учебник физики.


Пока не хочу прибегать к языку формул, но из текста, надеюсь, очевидно, что групповая скорость и показатель преломления непосредственно связаны между собой.


Почему ж? Давайте формулы, все, что хотите.

Как я понял, Вы уже согласились, что для этого случая надо рассматривать групповую скорость в качестве скорости света для группы волн?

Дальше переходим к магическим формулам зависимости.


Да, и еще, если нельзя говорить о длине волны для группы как о числе, то никто не мешает выразить это математически. Вам, как математику, это известно лучше меня.


Известно, и поэтому так уверено утверждаю.


И групповая скорость ой как зависит от диапазона (интервала, если хотите), длин волн.


А разве я утверждал обратное? Только, когда говорят о видимом свете (который рассматривается в фотографии), то имеют ввиду конкретный оптический спектр от инфракрасного излучения (длина 2 мм, частота 1.5e11 Гц) до ультрафиолета (длина 10е-6см, частота 3е16 Гц).


Так что второе утверждение в корне ошибочно по всем параметрам.


Еще несколько итераций и будет как по первому пункту «Согласен, Подпись, Число» )
Аватара пользователя
Andrey
Сообщения: 7754
Зарегистрирован: Пн апр 25, 2005 14:39

Re: О показателе преломления...

Сообщение Andrey »

Пришлось ответ разбить на три сообщения, иначе теги не работали (.


Здесь уже есть факт подмены понятий.


Это не у меня подмена понятий, а у Вас. В этом пункте мы рассматриваем одиночную монохроматическую волну, а Вы пытаетесь опять смешать в одну кучу Утверждение 2 и Утверждение 3.


Вы рассматриваете группу волн как нечно неделимое, это неверно. И группу волн, как некий интеграл, можно представить как набор тех самых монохроматических волн.


Я, как раз, и делаю разделение … группа волн отдельно, отдельная волна отдельно. И получается очень строгая картина, хоть с формулами, хоть без них.


А хроматические аберрации вообще слабое отношение имеют к группе и к групповой скорости. Ибо показано, что для двух разных монохроматических длин волн угол преломления разный из-за чего и возникают ХА.


Олег, у Вас первое предложение противоречит второму.


Так. И что? К чему все это?


Это наглядная система из трех простеньких уравнений, из которой все сразу становится понятно.


К тому, что в первом приближении n-константа?


Для случая монохроматической волны, о которой шла речь, n будет константой в первом, втором, третьем и всех остальных приближениях.


Да, в случае рассмотрения системы фокусировки камеры. Но она, например, отнюдь не константа при разработке оптических схем объектива и наличие первого уравнения ой как усложняет жизнь инженерам и прочим ученым по разработке оптических схем реальных объективов...


Утверждения надо доказывать. Чему будет равно n в случае монохроматической волны, двух фиксированный сред и разработке оптических схем объективов?


Но это все не значит, что n не зависит от длины волны. Иначе, при чем здесь длина волны вообще?


Абсолютно ни при чем для монохроматической волны, о которой шла речь в Утверждении 3.


Дык кто бы спорил! Но сейчас речь идет о принципиально верных/неверных представлениях о природе света. А уж применять эти представления или нет - дело конкретной задачи.


Вот именно, и каждая задача имеет свои краевые условия, в пределах которых она должна решаться. И если для монохроматической волны и конкретных сред, коэффициент преломления константа, то «тянуть» зависимость, которая может быть при других условиях, не имеет смысла.
Аватара пользователя
Andrey
Сообщения: 7754
Зарегистрирован: Пн апр 25, 2005 14:39

Re: О показателе преломления...

Сообщение Andrey »

Последнее сообщение, по поводу Ваших Выводов:




Олег Бутов писал(а): Итак:

1) показатель преломления зависит от частоты световой волны


Это мы обсудили, см. выше.


2) показатель преломления не только зависит от фазовой скорости, но явзяется ее непосредственной характеристикой.


Вас не поймешь, то зависит, то зависит. )


3) групповой показатель преломления характеризует групповую скорость и напрямую зависит от показателя преломления и его дисперсии.


Собственно, за такое обычно выгонял с экзамена….

Но, Вы абсолютно правы ) «показатель преломления» «напрямую зависит от показателя преломления» )))… сложно не согласиться )


4) ХА являются следствием дисперсии показателя преломления или следствием дисперсии фазовых скоростей.


Это Ваше Утверждение не противоречит ни одному из сказанных мной… Так, что можно и согласиться )
Аватара пользователя
Олег Бутов
Сообщения: 792
Зарегистрирован: Пт янв 27, 2006 08:00

Re: О показателе преломления...

Сообщение Олег Бутов »

Andrey писал(а): Привет, Олег!

Да .. видимо мало в свое время ставил двоек Вашем брату Физикам в Мифях .. надо было сразу отчислять )
Да-а... Чувствую, замусорим мы сейчас форум wink




Если уж совсем буквоедствовать, "длины волны в вакууме" здесь вообще ни при чем. Будем считать, что Вы этого не говорили .. добрый я сегодня ), а то так недолго и на пересдачу напроситься ))
Нет, почему же, я это сказал, и сказал умышленно. И готов повторить на пересдаче wink


Andrey писал(а): Второй, не менее уважаемы физик – Олег Бутов

«1) показатель преломления зависит от частоты световой волны»

Вам дать координаты Олега? )) Или сможете с ним сами пообщаться? Надеюсь, он Вам подскажет, что есть простейшая зависимость между частой и длиной волны. И, следовательно, если есть зависимости от частоты, то есть зависимость и от длины волны.
Чувствую, хотел как лучше, а получилось как всегда. В зависимость между частотой и длиной волны входит еще некая волшебная константа, называемая скоростью света. По умолчанию, всегда берется 'c' (т.е. в вакууме) и, опять-таки, по умолчанию берется длина волны света в вакууме, что я лишний раз и подчеркнул, чтобы избежать игр вокруг изменения длины волны в среде, которая меньше, ввиду меньшей скорости. Ну да ладно, будем считать, решили этот вопрос и в дальнейшем, как это все и делают, будем подразумевать однозначную зависимость между частотой и длиной волны через 'c'.


Я этого не говорил, но, тем не менее, коэффициент преломления на границе двух сред – это отношение фазовых скоростей волны в этих средах. И если это не зависимость, то, что это такое?
Абсолютный показатель преломления (о котором мы и говорим) есть отношение фазовых скоростей в вакууме и в среде. Показатель преломления, фактически, является численным выражением фазовой скорости в среде. Он тождественно равен этому выражению и ни от чего больше не зависит. Это тоже самое, что сказать, что километры в час зависят от скорости движения автомобиля. Вот показатель преломления зависит от длины волны. А эта зависимость определяется свойством среды. Т.е. эта некая функция длины волны с учетом свойств среды. Однако показатель преломления по определению есть "замедление" света в среде относительно вакуума. Конечно, математически все можно записать в виде функции. И метры в секунду зависят от километров в час. Тоже функция у=х/3.6.



Но, по-моему, мы ушли немного в сторону. Я, наверное, был не прав, что стал к словам придираться, это, пока, не принципиально. Просто своими поправками я хотел оградить наши рассуждения от возможных лишних ошибок.




Andrey писал(а): И даже не надейтесь так легко отделаться )

Будем изучать учебники, пока не скажете: “Согласен, Подпись, Число” )
Да я уже понял, что попал...




Но, надеюсь, Вам хорошо известно, что если некоторый факт доказан для общего случая, то его можно применять на частные случаи. Но, если, что-то установлено для частного случая, то из этого не следует, что это будет работать в общем случае…
Никто и не спорит.


Олег, Вы совсем запутались. Прочитайте, что Вы говорили перед этим. Вы сами себе противоречите в попытках меня опровергнуть. Точнее даже не меня на учебник физики.
Ничего я противоречивого не нашел. Ранее я говорил, что показатель преломления является характеристикой фазовой скорости (а не его функцией), а сейчас я написал (про дисперсию): "Фактически, это и есть зависимость показателя преломления (фазовой скорости) от длины волны (точнее, частоты)". Где тут противоречие?


Andrey писал(а): Почему ж? Давайте формулы, все, что хотите.

Как я понял, Вы уже согласились, что для этого случая надо рассматривать групповую скорость в качестве скорости света для группы волн?

Дальше переходим к магическим формулам зависимости.
Уф. Ну как же Вы не хотите понять?! Разные явления требуют разного подхода. Ну не имеет, например, к Хроматическим аберрациям никакого отношения групповая скорость. Хоть весь спектр запускай! И "хроматить" будет вне зависимости, рассматриваем ли мы группу целиком или как набор самостоятельных монохроматических волн. Возьмем только две крайние монохроматичские волны и получим на выходе системы две полоски. Возьмем сплошной спектр и на выходе между этими полосками появится спектр. Однако, без понятия групповой скорости сложно обойтись при рассмотрении, например, распространения светового импульса.



У меня предложение: в каждой фразе, чтобы не запутаться, обсуждать конкретный вопрос. А то очень сумбурные рассуждения получаются. Типа обсуждаем зависимость того-то от того-то. Потом тото с тем-то, потом формула того-то для того-то. Как в Вашем предыдущем письме, все по поунктам. Хорошая, кстати, была идея.



Итак. формула зависимости группового показателя преломления от фазового:

ng=n+w*(dn/dw), где ng-групповой показатель преломления, w - частота света, n - "фазовый" показатель преломления.

Итак, очевидно, что ng напрямую зависит от n и его дисперсии (dn/dw).

и, соответственно, групповая скорость равна (c/ng).

Нетрудно написать зависимость групповой скорости от фазовой


Только, когда говорят о видимом свете (который рассматривается в фотографии), то имеют ввиду конкретный оптический спектр от инфракрасного излучения (длина 2 мм, частота 1.5e11 Гц) до ультрафиолета (длина 10е-6см, частота 3е16 Гц).
Эм-м, Вы указали не видимый, а весь оптический диапазон что не есть одно и то же. Видимый - от 4х10^-6 см до 8х10^-6см. И даже ИК-съемка относится к области спектра не длиннее 1.2х10^-5 см

Вот я и призываю аккуратнее относится к определениям и понятиям и в остальном. Может быть поэтому у нас нестыковки?


Еще несколько итераций и будет как по первому пункту «Согласен, Подпись, Число» )
Судя по всему еще не скоро sad



На вторые два письма отвечу чуть позже, а то сейчас с работы выгонят... Из дома отвечу.
Аватара пользователя
Олег Бутов
Сообщения: 792
Зарегистрирован: Пт янв 27, 2006 08:00

Re: О показателе преломления...

Сообщение Олег Бутов »

Ну вот, продолжаю:


Это не у меня подмена понятий, а у Вас. В этом пункте мы рассматриваем одиночную монохроматическую волну, а Вы пытаетесь опять смешать в одну кучу Утверждение 2 и Утверждение 3.
Ну ладно, пройдемся последовательно. Если есть возражения, тогда по пунктам, чтобы не запутаться:



1) Можно ли говорить о связи групповой и фазовой скоростей? Как следует из формулы, приведенной выше, можно! Т.е. утверждение: "Групповая скорость зависит от фазовой" верно? Здесь нет возражений?



1.1) Нельзя разделить групповую и фазовую скорость, т.е. это не взаимнонезависимые величины (см формулу и п.1. Правильно?



2) показатель преломления(фазовый) по Вашей терминологии зависит от фазовой скорости (в моей интерпретации это характеристика фазовой скорости, но, с математической точки зрения это не важно). Возражений нет?



3) Из п.1, 1.1 и 2 следует, что групповая скорость является функцией показателя преломления. Опять-таки, математически можно утверждать, что показатель преломления зависит от групповой скорости, хотя физически это не совсем корректно. Но одно ясно, что показатель преломления и групповая (а, тем более, фазовая) скорость не являются независимыми (одна от другой) величинами.


Я, как раз, и делаю разделение … группа волн отдельно, отдельная волна отдельно. И получается очень строгая картина, хоть с формулами, хоть без них.
Вот здесь и скрыта главная ошибка. Опять-таки сошлюсь на формулу. Нельзя разделить групповую и фазовую скорость ибо одна является производной от другой.


Олег, у Вас первое предложение противоречит второму.

Для случая монохроматической волны, о которой шла речь, n будет константой в первом, втором, третьем и всех остальных приближениях.
Предлагаю оставить второе и более высокие порядки приближений за границами данной дискуссии (во всяком случае, пока) wink


Утверждения надо доказывать. Чему будет равно n в случае монохроматической волны, двух фиксированный сред и разработке оптических схем объективов?
Так. Предлагаю вернуться к самому началу беседы и сформулировать спорные утверждения. Уже я начал запутываться. Если речь идет о монохроматической волне, то при чем здесь экономия на операциях в D200, а если говорить о приближении к случаю монохроматической волны, то тогда нужно рассматривать реальную применимость этого приближения. И здесь пример с реальными схемами объективов очень показательный.


И если для монохроматической волны и конкретных сред, коэффициент преломления константа, то «тянуть» зависимость, которая может быть при других условиях, не имеет смысла.
Согласен. Тогда предлагаю определить круг рассматриваемых нами задач и решить, где зависимость имеет смысл, а где нет. Вот я утверждаю, что при построении объективов зависимость сия очень важна.
Аватара пользователя
Олег Бутов
Сообщения: 792
Зарегистрирован: Пт янв 27, 2006 08:00

Re: О показателе преломления...

Сообщение Олег Бутов »

Вас не поймешь, то зависит, то зависит. )
Особенности моего русского языка wink

Имелось ввиду "более, чем зависит". В общем, это все зацепки и игра слов...


Andrey писал(а): Собственно, за такое обычно выгонял с экзамена….

Но, Вы абсолютно правы ) «показатель преломления» «напрямую зависит от показателя преломления» )))… сложно не согласиться )
Сочувствую студентам... smile

Вернемся чуть выше. Вас, почему-то, не смущает, что используется термин "длина волны", а не "длина волны в вакууме"! Такой термин. Первое выражение подразумевает второе.

То же и с показателем преломления среды. Подразумевается "фазовый" показатель преломления. "Фазовый" беру в кавычки специально, поскольку, честно говоря, редко встречал такой термин. Он тождественно равен термину "показатель преломления". А вот "групповой показатель преломления" - вполне известный термин. И опять вернусь к формуле. Так что в моем утверждении (кроме, может быть, не очень красивого русского языка) неверно за что нужно выгонять с экзамена?

Из предложения слов не выкинешь. Поэтому утверждение правильнее звучит: "групповой ПП" зависит от ПП (подразумевается "фазового".

Я буду сокращать "Показатель преломления" до "ПП", а то уже замучился писать одно и то же словосочетание.


Это Ваше Утверждение не противоречит ни одному из сказанных мной… Так, что можно и согласиться )
Ну вот, пришли к консесусу по одному вопросу wink
Аватара пользователя
Andrey
Сообщения: 7754
Зарегистрирован: Пн апр 25, 2005 14:39

Re: О показателе преломления...

Сообщение Andrey »

Привет, Олег,



Возражений очень много, но не хочется плодить «портянку» ответов. Может, пойдем маленькими шажочками, чтоб понять, где ж у нас принципиальные расхождения? …



Как я понял, с первым вопросом мы решили? Все ж она вертится ), т.е. существует зависимость от длины волны…



Единственное, что хотелось бы добавить на Ваше возражение по поводу зависимости от фазовой скорости. Абсолютный коэффициент (показатель, в Вашей терминологии) преломления для среды, как Вы правильно написали «есть отношение фазовых скоростей в вакууме и в среде.». Если же рассмотреть коэффициент преломления на границе двух сред (об этом случае я писал), то это отношение абсолютных коэффициентов => фазовая скорость в вакууме сокращается, и остается отношение фазовых скоростей в двух средах, без всяких «с».





А, теперь первый «маленький шажок» дальше:

1) Правильно ли, что, когда говорят о «скорости света» для группы волн, то рассматривают групповую скорость?
Аватара пользователя
Олег Бутов
Сообщения: 792
Зарегистрирован: Пт янв 27, 2006 08:00

Re: О показателе преломления...

Сообщение Олег Бутов »

Возражений очень много, но не хочется плодить «портянку» ответов. Может, пойдем маленькими шажочками, чтоб понять, где ж у нас принципиальные расхождения? …
Ok, я только за!


...то это отношение абсолютных коэффициентов => фазовая скорость в вакууме сокращается, и остается отношение фазовых скоростей в двух средах, без всяких «с».
Ну, это понятно. Я просто вносил ясность в терминологию.




Andrey писал(а): А, теперь первый «маленький шажок» дальше:

1) Правильно ли, что, когда говорят о «скорости света» для группы волн, то рассматривают групповую скорость?


Да. Правильно.



Внесу, однако, небольшой комментарий никоим образом не влияющий на наше согласие по данному вопросу: Когда говорят "для группы волн", т.е. говорят о переносе энергии, то говорят о групповой скорости. Когда говорят "скорость света в среде" - по умолчанию говорят о фазовой скорости.



Здесь выяснили. Итак:

1) Показатель преломления зависит от длины волны

2) Когда говорят о скорости света для группы волн, говорят о групповой скорости.

3) Групповой и фазовый ПП характеризуют соответственно групповую и фазовую скорость света в среде по отношению к скорости в вакууме.

4) говоря о длине волны света подразумевается длина волны в вакууме (или c/частоту)

5) (забегая вперед) групповой показатель преломления также зависит от длины волны (здесь, я так понимаю, тоже возражений нет?)
Аватара пользователя
Andrey
Сообщения: 7754
Зарегистрирован: Пн апр 25, 2005 14:39

Re: О показателе преломления...

Сообщение Andrey »

Привет, Олег!

Приношу извинения за задержку с ответом, завал на работе...




Внесу, однако, небольшой комментарий никоим образом не влияющий на наше согласие по данному вопросу: Когда говорят "для группы волн", т.е. говорят о переносе энергии, то говорят о групповой скорости. Когда говорят "скорость света в среде" - по умолчанию говорят о фазовой скорости.


Что Вы понимаете под фазовой скоростью, когда речь идет не о монохроматической волне?


Олег Бутов писал(а): Здесь выяснили. Итак:

1) Показатель преломления зависит от длины волны

2) Когда говорят о скорости света для группы волн, говорят о групповой скорости.


Эти пункты считаем закрытыми при полном согласии сторон )


3) Групповой и фазовый ПП характеризуют соответственно групповую и фазовую скорость света в среде по отношению к скорости в вакууме.


Если под фазовой скоростью света Вы понимаете скорость конкретной монохроматической волны, то согласен. Иначе, следует вопрос, который озвучен выше.



На этом позвольте остановиться, т.к. у меня следующий вопрос зависит от ответа на вышепоставленный.



P.S.
Олег Бутов писал(а): 4) говоря о длине волны света подразумевается длина волны в вакууме (или c/частоту)

5) (забегая вперед) групповой показатель преломления также зависит от длины волны (здесь, я так понимаю, тоже возражений нет?)


Мы ж решили идти маленькими шагами, а Вы сразу пять пунктов привели ))

По 4) и 5) есть небольшие возражения-уточнения, до которых мы еще доберемся )



С уважением,

Андрей.
Аватара пользователя
Олег Бутов
Сообщения: 792
Зарегистрирован: Пт янв 27, 2006 08:00

Re: О показателе преломления...

Сообщение Олег Бутов »

Привет, Андрей!


Что Вы понимаете под фазовой скоростью, когда речь идет не о монохроматической волне?
Вот здесь, пожалую, дискуссия "на пальцах" уже затруднительна. Придется подключать математику.

Рассмотрим импульс конечной спектральной ширины. Введем некий термин как постоянная распространения b (beta). b(w)=n(w)*w/c, где w - частота света. Разложим сие чудо в ряд Тейлора вблизи некоей несущей частоты w0 с первыми тремя членами:



b(w)=b0+b1*(w-w0)+1/2*b2*(w-w0)^2



Нетрудно догадаться, что bm=[d^mb/dw^m] (ну, типа, производная m-го порядка по w) в точке w=w0, где m=0,1,2



Трудно математику писать в строчку, но, я думаю, разобраться можно. Ну да ладно, продолжаю дальше.



Вот b1=(1/c)*(n+w*dn/dw)=ng/c=1/vg, где ng и vg групповые показатель преломления и скорость соответственно. В формуле n - "фазовый" показатель преломления.



Так вот, фазовая скорость, если нужно ввести это понятие - это c/n(w0) или 1/(b0*w). Физический смысл фазовой скорости - скорость движения фазы w0. Групповой - скорость переноса энергии.



А вот параметр b2 характеризует дисперсию групповых скоростей. И вот здесь я особо хочу подчеркнуть слово "дисперсия" ибо это и есть зависимость от длины волны. Какую дисперсию и скорость рассматривать в нашем случае мы потом разберемся, когда устаканим все понятия.



Теперь встречный вопрос. Если Вы не согласны с определением, тогда что такое групповая скорость в Вашей интерпретации и почему она не зависит от длины волны? Или я вперед забегаю? Тогда предлагаю, если нет возражений, перейти к последним двум пунктам, предложенным мной в предыдущем письме.


Если под фазовой скоростью света Вы понимаете скорость конкретной монохроматической волны, то согласен. Иначе, следует вопрос, который озвучен выше.
Да, конкретной (или не конкретной), но, безусловно, монохроматической волны.



Успехов!



Олег.

Вернуться в «Просто обо всем»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: ClaudeBot [Bot] и 0 гостей