Найти тему
Naked Science

Можно ли замедлить фотон, и если можно, то насколько?

Да, можно. Собственно, вы именно такие фотоны прямо сейчас и видите — свет, распространяющийся не в вакууме, движется медленнее. То, во сколько раз он замедляется — зависит от свойств материала, и у этой величины есть название, известное по школьному курсу оптики, это «показатель преломления».

Свет, который попал к вам на сетчатку, прошел сначала через воздух (он не очень отличается от вакуума в этом плане, но все-таки свет в нем движется медленнее, чем в космическом пространстве), а потом через роговицу, хрусталик и глазное яблоко. Вот там уже показатель преломления в районе 1,4 (у хрусталика, кстати, еще и неравномерно, по краям меньше), так что последние миллиметры фотоны к вам шли с замедлением в 1,4 раза.

У алмаза показатель преломления аж 2,4 — там свет замедляется более чем в два раза. Кстати, само название «показатель преломления» говорит о том, что при попадании в «медленную» среду свет ещё и отклоняется в сторону: с этим связан и кажущийся излом погруженной в воду под наклоном палки, и эффект полного внутреннего отражения, когда поверхность какой-либо среды выглядит зеркальной.

Из более-менее «нормальных» материалов самый высокий — больше 4! — показатель преломления у германия: правда, он для видимого света вовсе непрозрачен, а пропускает только инфракрасное излучение. Но такие фотоны, в общем-то, тоже фотоны! И в германии они движутся со скоростью менее 25% от вакуумного значения.

Из «ненормальных» же материалов есть всякие штуки, в которых распространение света идет со скоростью вплоть до миллиметров в секунду, но там совсем некорректно говорить о замедлении отдельных фотонов. И, кстати, очень интересный эффект происходит, когда в материал влетает частица — уже не фотон, а какой-нибудь протон, например — со скоростью большей, чем скорость света в этом материале. Никакого нарушения теории относительности тут нет и в помине (та оперирует скоростью света в вакууме!), но такая частица резко тормозит, выдавая избыток энергии в виде света, это называют излучением Вавилова-Черенкова. Такие вспышки видят иногда космонавты: когда частицы космических лучей попадают в глаз.

Наука
7 млн интересуются