FÉNYTAN
Minden, amit tudni érdemes a fényről az időfizikában

1. A FÉNY

A fénysugár egy sok fénykvantumból (fotinóból) összeálló felhőszerű nyaláb, ami lehet szétszóródó vagy összetartó (irányított), a kibocsátásának módjától függően. Ebben a fotinó időhurkokkal együtt repülnek az elektromágnesesnek nevezett, modulált időhullámok is, gömbszerűen szétterjedve minden irányban. A kettőt nem könnyű szétválasztani egymástól (tükörrel visszapattintva a fotinókat), mivel az időhullámok mindenen akadálytalanul átmennek, ráadásul a fotinók is kibocsátják őket. Ennek köszönhető, hogy a fény egyszerre viselkedik részecskeként és hullámként is. De nem azért, mert kettős természetű, hanem mert két komponensű.

2. A SZÍN

A fénysugárnak lehet színe. Ha nincs színe, akkor nevezzük fehérnek, aminek világossága és fényerőssége van. A fénysugarat alkotó egyes fotinóknak és a velük együtt repülő elektromágneses hullámok egyes rétegeinek viszont nincs színük. A szín egyrészt az egy sugárban együtt repülő fotinók sokaságának térbeli eloszlásváltozása hosszirányban, azaz fotinó sűrűség moduláció, aminek ciklikus ismétlődése a hullámhossz. Ez megadja, hogy milyen távolságban követik egymást a fotinó sűrűsödések a fénysugárban, tehát egy eredő interferencia a fotinó felhőben. Másrészt a szín a fénysugárban repülő elektromágneses hullámok longitudinális sűrűségmodulációja is, amit tekinthetünk frekvenciamodulációnak. Viszont valami okból erre a komponensre nem használjuk a szín fogalmát.

Az adott hullámhosszúságú fénysugár becsapódási üteme (ritmusa) az anyagi érzékelőbe (szembe, műszerbe) egyedi gerjesztési ütemet (ritmust) okoz, amire az adott térszerkezetű (fajtájú) anyagok adott felrezgéssel, elmozdulással (majd az elmúltával: legerjedéssel) reagálnak. Ezt hívjuk fényérzékenységnek is (lásd: fotoelektromosság). Az anyagok fénnyel való feltöltése energiaközlést jelent, ami gerjesztettségi szint (és hőmérséklet) változás, mert módosítja az elektronhéj térszerkezetét és az atom kölcsönhatását a környezetével. A fénysugár hullámhosszát könnyű ábrázolni transzverzális hullámként, noha longitudinális sűrűségváltozásról van szó, amit viszont nehéz lerajzolni. Nyilván ennek köszönhető, hogy a fizikusok - tévesen - máig azt állítják a fényről, hogy transzverzális elektromágneses hullám.

A szemünk színérzékelő csapocskái trikromát működésűek, azaz három különböző van belőlük, amik egyenként a piros, zöld és kék színekre érzékenyek. Valójában azonban nem a "színt" érzékelik, hanem az egyes hullámhossztartományú fénysugarak gerjesztő hatására érzékenyek és ennek a fényerősségét képesek kijelezni az idegrendszernek, elektromos jelek formájában. Az agyunk látókérge tehát egyszerre kap 3 különböző erősségű jelet a piros, zöld és kék csapocskáktól, amikből szűrés után összekombináljuk a szín élményét fejben (megtanuljuk adott módon értelmezni az érzetet). Ez hasonló a képernyő képpontok 3 szín keveréséhez, ahol a piros-zöld-kék színek fényerősségének kombinációjából keveredik össze a 16 millió féle RGB szín. De mindegyik képpontszín mögött fehér fényű lámpa van, aminek fénye áthalad az adott színű szűrőn és eközben modulálódik.

Alapszín: adott hullámhosszúságú fotinófelhő sűrűsödés, illetve elektromágneses hullám, azaz fénysugárnyaláb.

Keverék szín: több különböző hullámhosszúságú fotinófelhő sűrűsödés, illetve elektromágneses hullám összekeveredése, ami bonyolult interferencia mintázatot alkot a térben és együttes hatást gyakorol a különböző színérzékelőkre.

Mivel a különböző (atomi méretű) fényforrásokból különböző útvonalakon haladva, különböző fázisban érkeznek meg az egyes fénysugár csoportok az érzékelőkhöz, elvileg nem volna szabad színeket látnunk, csak tiszta fehér világosságot. Az érzékelőknek (fényérzékeny molekuláknak) azonban van egy adott felgerjedési és legerjedési sebességük, illetve az egyes érzékelők adott távolságokra helyezkednek el egymástól. Az ebből adódó jelkibocsátási különbségeknek köszönhetően képesek vagyunk kiszűrni a sokféle fázist és egyszerre csak egyet észlelni közülük.

A fénysugár szerkezetéből következik, hogy a hullámhosszának nincs alsó és felső méret korlátja, tehát igazából meghatározhatatlan, hogy meddig terjed két irányban az analóg színspektrum. Az analóg kifejezés ez esetben szó szerint azt jelenti, hogy a színek száma végtelen, mivel a hullámhosszak nem csak a Planck-hossz egész számú többszörösei lehetnek. A számukat így egyedül az észlelhetőségük finomsága korlátozza.

Az infravörös tartomány felé annyira széthúzódnak a fotinó sűrűsödések a sugárban, hogy végül ez a fényerősség csökkenésével is jár, mert túl kevés csapódik be a műszerbe a mérési idő alatt. Az eredmény: eltűnik a szín, mint jellemző, helyette fellép az infravörös szürkület, ami végül feketeségbe vész. És ha felnézünk az égre, pont ezt látjuk: ezért fekete a kozmosz, mert az extrém vöröseltolódás és a fénysugarak erősségének gyengülése végül fénytelenséghez vezet. A távcsöveink is csak fekete-fehér képeket készítenek, amiket a hosszú expozíciós idővel kifehérítünk (kiszürkítünk), majd különféle szűrőkkel szétválogatunk, végül számítógépes trükkökkel összerakunk és "kiszínezünk".

Az ultraibolya tartomány felé fordított a helyzet: a hullámhosszak annyira megrövidülnek, hogy eltűnik a szín, mert a sűrűn egymást követő fotinók áradata tolongássá válik, azaz kifehéredés következik be. És ha megnézzük a röntgen felvételeket, ezt is látjuk: színtelen világos szürkületet, ami végül az egyre vakítóbb fehérségbe vész a gammasugár tartomány felé haladva és még tovább a mérhetetlenségig.

3. A SZÓRÓDÁS

A fénysugár belépése egy anyagi, a vákuumnál sűrűbb közegbe szétszórja a sugárnyalábot alkotó fotinókat, különböző irányokba engedve őket továbbrepülni. Ez a szóródás, ami gyengíti az egységnyi felületre eső fényerőt minden közegben. Az oka, hogy az atommag körüli térben különböző szerkezetű, komplex időhullám interferenciamezők lebegnek, amik valamilyen mértékben, valamilyen irányba eltérítik, illetve szétszórják és lelassítják a fotinókat. Egyes interferenciamezők állnak, mások mozognak: imbolyognak vagy keringenek, az atommag állapotától függően. Az atom gerjesztettsége megváltoztatja ezen mezők helyét, alakját, méretét, fotinó eltérítő tulajdonságát és számát, az atommag és az elektronhéj térbeli szerkezetétől, méretétől, alakjától, részecskéinek számától függően. Ez a bonyolult és részleteiben még nem ismert kölcsönhatás okozza, hogy egyes dolgok teljesen vagy korlátozottan átlátszók, bizonyos hullámhosszakon áteresztik a fényt, másokon nem.

A fénytörés az, amikor a fénysugár zömének iránya megváltozik egy anyagi közegbe belépve. Ennek oka, hogy a szabályos szerkezetű atomrácsokban bizonyos irányokba jobban átlátható, áthatolható a fotinók számára az anyag, mint másfelé. Mert az atomok interferenciamezői nem szimmetrikusan helyezkednek el az atommagok körül. A fénytörés szöge függ a felület kialakításától, a belépési szögtől és az anyag szerkezetétől.

Az anyagban nem sűrűbb a részecskék hullámtere, hanem az egységnyi felületre eső görbültségük mértéke nagyobb, mint az anyagon kívül. Tőle tetszőleges távolságban pedig egyre csökken, tart a nulla felé, de azt sosem éri el, csak mérhetetlenül kicsivé válik. A görbültség a hullámrétegek felületén, egymáshoz közel található taszítási vektorainak egymáshoz viszonyított irányát határozza meg. Ezek miatt hat az anyag közelről másként a rajta áthaladó fénysugár fotinóira, mint messziről. Ez a jelenség okozza a fény útjának elhajlását is a gravitációs térben, ami ugyanezen okból téríti el a fotinókat, csak kisebb mértékben a nagyobb távolság miatt. Az anyag hullámterének sűrűsége lényegében csak a tömegétől függ, tehát az alkotó időhurkok mennyiségével arányos és kifelé terjedve nem változik meg, nem csökken, egészen a létezésének eseményhorizontjáig.

A fotinók azért mozognak, száguldoznak állandóan a térben, mert picurkák és minimális a tömegük, tömegtehetetlenségük. A tömeg az időfizikában: hullámkibocsátó időforrások sokaságát jelenti, függetlenül ezek térbeli elhelyezkedésétől egymáshoz képest. Egy fotinó időhurok 7 tachionból áll. Ezeket minden időhullámréteg sodorja, taszítja, ami csak eléri őket, illetve átmegy rajtuk. Szükségszerű, hogy nem fognak nyugton maradni egy olyan univerzumban, ahol trilliárdszor trilliárd fotinó van körülöttük (anyagi részecskék és fénysugarak formájában), amik hullámterei folyamatosan elérik őket. Csakhogy a hullámtér sosem szimmetrikus. Az eloszlása mindig szabálytalan: hogy merről, mennyi hullám éri egyszerre, egy időpillanatban a fotinót és ezek vektorainak eredői éppen merre taszítják azt. A különbség nem nagy, de ahhoz bőven elég, hogy maximális fényhatársebességre gyorsítsa a fotinót, aminek minimális az ellenállóképessége (tömegtehetetlensége). Így arrafelé repül, egészen addig, míg bele nem szalad egy másmilyen eredőjű hullámtérbe. Akkor irányt vált. Ezt hívjuk szóródásnak és visszaverődésnek.

Amikor a fénysugár egy anyagi közegben szóródik, elnyelésről beszélünk. Az egyes közegek a sűrűségüktől, térszerkezetüktől függően, eltérő mértékben nyelik el a beléjük hatoló, különböző színű fénysugarakat. A víz például sokkal jobban elnyeli a vörös fényt, mint a sárgát, zöldet, a legkevésbé pedig a kék színű fényt nyeli el. Utána viszont az UV és röntgen fényt már valamivel jobban elnyeli. Az elnyelést nevezzük energiafelvételnek, amikor a közegben össze-vissza pattogó fény növeli az anyagi részecskék gerjesztettségét és egyben a közeg fénytartalmát, vagyis a hőmérsékletét. A hőmérséklet csak az anyagra jellemző mennyiség. Tehát a fénysugárnak vagy egyetlen fotinónak nincs "hőmérséklete". A hőmérséklet pontos mérését nehezíti, hogy két tényező együttese határozza meg: 1. Az anyag fénytartalma. 2. Az anyagi részecskék mozgásállapota, amit a fénytartalom csak befolyásol, de az okozza. Ennek köszönhető, hogy az anyagi részecskék abszolút nulla fokon sem állnak meg, hanem vidáman tovább rezegnek a saját keltési ütemük szerint. Mivel a belsejükben fotinók sokasága található, azokból állnak össze.

4. A FÉNYSEBESSÉG

A fénysugár fotinóinak terjedési sebessége hullámhosszfüggő és közegfüggő, de van egy maximuma, amit fizikai okokból nem léphet át. A fotinó határsebessége az az érték, aminél gyorsabban nem tud haladni a tökéletes vákuumban (tiszta világűr): 299.792.458 méter/másodperc. Ennek oka, hogy az időhurokban körbeszáguldó tachionok a fotinó újrakeltése során a saját hullámterükben haladnak, amiből nem léphetnek ki, mert akkor eltűnik az előttük haladó virtuális önképük és megszakad az időhurok, megszűnik tovább létezni. Az időhurok gyorsításakor elszenvedett torzulás más helyen, hátrébb láttatja a tachionokkal az előttük haladó "társukat", ami lassulást eredményez. Ez a hullámkép függő fékező jelenség minden tömegtehetetlenség (gyorsításnak való ellenállás) oka (az anyagi részecskék esetében is).

Minél görbültebb hullámterű (azaz: minél sűrűbb anyagi összetételű) közeg veszi körül a fénysugarat, kívülről nézve annál lassabban fog haladni benne. Ennek oka, hogy a több hullámrétegen tovább tart átmenni a taszítási vektorok fékező hatásai miatt. Léteznek olyan metaanyagok is, amikben ennél is sokkal lassabban halad végig a fény, szinte csak vánszorog.

Néhány példa:
Levegőben: 299.914 km/s.
Vízben: 225.059 km/s.
Glicerinben: 204.152 km/s.
Különféle összetételű üvegekben: 170-197 ezer km/s közt.
Gyémántban: 124.105 km/s.

A különböző közegekben haladó fény sebessége ugyanakkor függ a hullámhossztól is. Minél rövidebb a hullámhossz, annál lassúbb egy picivel az adott színű fény. Tehát a levegőben a vörös fény picit gyorsabban halad a sárgánál, az meg a zöldnél, az meg a kéknél. A konkrét adatokat lásd: a négyjegyű függvénytáblázat 191. oldalán: Néhány fényhullám rezgésszáma, hullámhossza vákuumban és levegőben, valamint a levegőnek rájuk vonatkozó abszolút törésmutatója

Minél rövidebb a hullámhossz, annál sűrűbben követik egymást a fotinók a fénysugárban. Mivel a fényhatársebesség az időhurok önkeltési tulajdonsága miatt picit kevesebb a léthullámok fix terjedési sebességénél (emanáció), a torlódási frontok a haladási irányban utolérik az előttük haladó fotinókat (a tágulási frontok az érkezési irányban meg szembemennek az utánuk haladó fotinókkal) és zavarják, torzítják, lassítják őket, miként az anyag is zavarja és lassítja a fényt. Csak mivel az anyagban rengeteg részecske van, bennük rengeteg fotinóval (egy neutronban a becslésünk szerint kb. 100.000 db kötött fotinó lehet), a fénysugárban meg jóval kevesebb a fotinó ehhez képest, a fékezőhatás is kisebb lesz, de mérhető.

Az anyagban haladó fénysugár tehát azért lassúbb, mint a vákuumban haladó, mert az anyag hullámterének taszítási vektorai akadályozzák, módosítják a fotinók tachionjainak önkeltési ritmusát és ezzel a hullámterüket, amivel pedig a haladási sebességüket. Amikor a lassúbb fény kilép az anyagi közegből, újra felgyorsul, mert a saját hullámterével visszarendezi magát a megfelelő állapotba. A színe ennek megfelelően nem változik meg.

A fotinóktól eltérően az elektromágneses hullámok nem lassulnak le, mert nem befolyásolhatók és mindenen akadálytalanul átmennek a végtelenségig kiterjedve. Tehát minden hullámhossz esetén azonos a sebességük: a léthullámok fix terjedési sebessége (emanáció). És bármilyen közegen mennek át (levegő, folyadék, szilárd vagy neutroncsillag), azonos a sebességük. Ezt a sebességet még senki sem mérte meg pontosan, mivel a fizikusok összemossák a fénysugárban a fotinókat és a hullámokat, egy kalap alá véve a kettőt. De valószínűleg nem lehet köztük jelentős különbség, mert azt már észrevettük volna. Ennek a pontos megmérése sokat fog segíteni a fotinók működésének megértésében.

5. AZ ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK

Az elektromágneses hullámok mindenen akadálytalanul átmennek, mert nem ütköztethetők, mint a fotinók időforrásai, ugyanakkor minden elért időforrásra leárnyékolhatatlanul hatnak, sodorva őket a taszítási vektoraik irányának és nagyságának megfelelően. A fénysugárban haladó elektromágneses hullámok hullámhossza lehet akkora, mint a fotinófelhő sűrűsödéseké, de akár el is térhet attól. Ennek oka, hogy többnyire együtt sugárzódnak ki az anyagi forrásukból, a keletkezésük módja miatt.

A rádiókommunikációhoz használt elektromágneses hullámok azért gyengülnek a távolsággal négyzetes arányban, mert az előtérzaj okozta elmosódás lerontja a jelátvitel minőségét, csökkentve a sávszélességet. A világűr sehol sem üres, az adó és a vevő közt mindig található valamennyi elemi részecske és fotinó, amiket befolyásol a rajtuk áthaladó hullám. Ez késleltetett visszhangot okoz, ami kisugárzódik a fotinókból és ráül az eredeti jelre. A különböző összetételű és sűrűségű anyagok különbözőképpen mossák el a különböző frekvenciájú hullámokat, a sűrűségük és gerjesztettségük függvényében.

Az elektromágneses hullámok azért árnyékolhatók le látszólag, mert az anyagon áthaladva megrezgetik annak részecskéit és a benne pattogó, tárolódó fotinókat, amivel saját elektromágneses zaj kibocsátására kényszerítik ezeket, de egy piciny (valamekkora) késedelemmel; a részecskék tömegtehetetlensége (mozgatásnak ellenállása) miatt. Így ez hozzáadódik az anyagon áthaladó elektromágneses hullámhoz és elzajosítja, tönkretéve a modulációs mintáját. Lásd: Faraday ketrec. Mivel mi az elektromágneses hullámokat információ továbbítására használjuk, különböző modulációval (amplitúdó, frekvencia és fázis) és a zajos hullámokból nem tudjuk kivenni a ráültetett modulációt, azt hisszük, a hullámot árnyékoltuk le (állítottuk meg, vertük vissza), pedig nem. Ez a jelenség egyben magyarázatot ad az elektromágneses hullámok látszólagos visszaverődésére is bizonyos felületekről (radarvisszhang, rádióvisszhang, többutas terjedés), amik hatékonyan tudják felvenni és a saját hullámterük módosulása miatt újból kisugározni a rajtuk áthaladó hullámokat.

Az elektromágneses hullám szó szerint azt jelenti, hogy mágneses térrel megrázzuk, ütemesen ide-oda az elektronokat egy elektromos vezetőben (fémdrót), amitől azok már meglévő és állandóan kiáradó, alapból létező hullámtere a forrásuk mozgása okozta doppler hatás miatt eltorzul. Ez longitudinális sűrűségváltozásokat okoz, amit a modulációja miatt, megkülönböztetésül nevezünk elektromágneses hullámnak. A megrázás során természetesen a fémvezetőben pattogó-tárolódó fotinók egy része is kirázásra kerül az atomokból, vagyis az antenna melegedni fog (hőzaj). Meghatározott rázási sebességnél pedig világítani kezd (infravörös, majd látható fény). Egyes anyagok szerkezete olyan, hogy a rázásukkal hatékonyan kelthetők elektromágneses hullámok, kevés fény kibocsátásával (rádióantennák), másokkal hatékonyan kelthetők fénysugarak, kevés elektromágneses hullám kibocsátásával (izzószálak, különféle világítótestek).

Az elektronok megrázhatók mechanikus úton is: ekkor elektromechanikus hullámoknak kéne őket nevezni, illetve megrázhatók fénnyel is: ekkor elektrofotonikus hullámoknak kéne őket nevezni. Ugyanígy a protonok is megrázhatók: protomágneses, protomechanikus és protofotonikus hullámok keltése céljából. A neutronok rázogatása trükkösebb, mert szabad állapotban bomlékonyak, de elméletileg megvalósítható a neutromágneses, neutromechanikus és neutrofotonikus hullámok keltése is. Csak a protonok és neutronok rázogatása a nagyobb tömegük miatt nagyobb energia befektetést igényel. Viszont a kibocsátott, modulált hullámterük is erősebb (több rétegből álló) lesz, aminek meg vannak a maga előnyei és hátrányai egyaránt.

Amikor egy fénysugár visszaverődik egy tükörről, csak a fotinók pattannak vissza róla és szóródnak szét, illetve térülnek el a fénytörés által meghatározott irányokba. Az általuk keltett, előttük haladó torlódási hullámfront viszont átmegy mindenen, amit nevezhetünk fotofotonikus hullámnak is (fény által keltett fényhullám). Ez hozzáadódik a fénysugárban haladó elektromágneses hullámokhoz, így elég nehéz a kettőt külön érzékelni (de elméletileg nem lehetetlen). Az más kérdés, hogy a tükör atomjaiban visszhangot keltenek a rajtuk áthaladó torlódási frontok, kisugározva azokat a saját hullámterük modulációja formájában.

A felsorolt rengetegféle hullám lényegében mind ugyanaz fizikailag: longitudinálisan modulált spirálgömbi léthullámrétegek sokasága, amik a fotinókat alkotó tachion időforrásokból áradnak ki állandóan. Hisz az elektronok, protonok, neutronok is csak fotinókból állnak belül, semmi másból. Ezért nem áll le a mozgásuk még abszolút nulla fokon sem, hisz az időhurkok az állandó mozgásuk, természetes dinamizmusuk révén maradnak létezésben. És ezért szabadul fel belőlük rengeteg energia (fotinó), amikor valami okból megsemmisülnek. Becslésünk szerint egy protonban, illetve neutronban kb. 100.000 darab fotinó létezhet kötött állapotban, a részecske jelenségét keltve. Az elektronban nagyjából 54-55 fotinó létezhet kötött állapotban (mert a tömege 1/1836-od része a protonnak). Hogy miért pont ennyi, az meghaladja ezen cikk kereteit.

6. A SZIVÁRVÁNY

A szivárvány a fénytörés és fényszóródás eredménye. A Napfény fehér, azaz az alapszínek keverékéből áll össze. A levegőben lévő vízcseppeken áthaladó fénysugár egyes hullámhosszai eltérő torzulásokat szenvednek el a sűrűbb közegbe belépve, onnan kilépve, miközben a felületi fénytörés miatt a haladási irányukat is megváltoztatják. Ezért bomlik színsávokra a fény, mint amikor egy üvegprizmán halad át. Mivel a vörös fény a levegőben, vízben gyorsabb a kéknél, hamarabb átér a vízcseppen. Mivel nagyobb a hullámhossza, kevesebb hullámrétege tartózkodik egyszerre a vízcseppben, azaz kevesebb fotinó van benne hosszirányban, amik egymást is befolyásolják a hullámtereikkel. Mindezek miatt a vörös kevésbé törik meg a kéknél. Ezért vörös a szivárvány ív külső oldala, míg kék a belső oldala. A kettős szivárványnál a másodlagos szivárványsáv színei fordítottak: a kék van kívül, a vörös belül, a második tükröződés miatt.

A szivárvány ív görbültsége a szemlélő Naphoz és esőcseppekhez képesti helyzetének köszönhető, tehát senki sem látja ugyanazt a szivárványt egyszerre. Mindenkinek (minden egyes szemnek, érzékelőnek) külön szivárvány látványában van része, amennyiben megfelelő helyen tartózkodik. Megfelelő körülmények között ezért látható kör alakú szivárvány is. A kerti locsolócsőből áradó vízpárában pár méterről megfigyelhető a szivárvány. A telihold körül párás éjszakán előforduló halvány körszivárvány szintén színes, csak a kevés fény miatt fehéresnek, szürkésnek tűnik. A Nap körül, napnyugtakor szintén előfordulhat két oldalt rövidke, horizont fölé nyúló szivárványsáv.

Speciális körülmények között létrejöhetnek létszámon felüli szivárvány csíkok is az ibolya íven belül: kék, ibolya, sárga, zöld, kék, ibolya színekben.

A fényről azt gondolják a fizikusok, hogy mivel transzverzális hullám, az ellentétes fázisú, de azonos hullámhosszú fénysugarak kioltják egymást. Csakhogy nem ez történik, mert a hullámhegy-hullámvölgy váltakozás nem rezgésirányt jelent, hanem sűrűség és mennyiségváltozást. Vagyis ha összekeverünk két, 760 nanométeres vörös fénysugarat, ellentétes fázisban egymáshoz képest, akkor abból nem sötétség lesz, hanem egy 380 nanométeres ibolya fénysugár. Az emberi szem érzékenysége: 760-380 nanométer közt van, vagyis természetes körülmények közt nem szoktuk észlelni a kevert fázisú fénysugarakat, mert azok hullámhosszai rövidebbek 380 nanométernél (az UV sávba esnek). Elvileg, ha összekevernénk két ellentétes fázisú infravörös fénysugarat, akkor ezeket látható fényként kéne észlelnünk, de ez nem ilyen egyszerű. Méghozzá azért, mert a színérzékelő csapocskáink molekuláinak felgerjedési-legerjedési üteme nem teszi lehetővé a köztes fázisú színek észlelését. Ezért nem fedeztük még fel ezt a jelenséget és talán ezért vezette tévútra a fizikusokat a szemük. Valószínű, hogy az evolúció pont azért alakította ki ilyen szűk érzékenységűre a szemünket, hogy minimalizálja az ellenfázisú, kevert fénysugarak okozta színtévesztéseket.

7. A POLARIZÁCIÓ

A fénysugár polarizációja annak köszönhető, hogy a fotinók hullámterei spirálgömbök, amikben a taszítási vektorok iránya igen sokféle (tetszőleges, azaz mindenféle irányú) lehet, a kibocsátó tachion forrás pillanatnyi mozgási irányától függően az időhurokban (ami egy térbeli görbének felel meg). Így a hullámrétegek a haladási irányra merőlegesen (és átlósan) is taszigálják a szomszédos fotinókat, tehát a sugárnyalábban nem csak hosszirányú sűrűségváltozások jelennek meg (szín), hanem keresztirányúak is (lineáris polarizáció). A vektorok ráadásul menet közben elfordulhatnak, így a sűrűségváltozás is körbesodródik (nem a fotinók, hanem az egymáshoz képesti elrendeződésük), megcsavarva a nyaláb belső sűrűségváltozásait (cirkuláris polarizáció) balra vagy jobbra. Ezen keresztirányú sűrűségváltozások összevethető méretűek a haladási irányú hullámhosszal, de lehetnek annál nagyobbak vagy kisebbek is. A fotinónyaláb polarizációja a közeg zavaró hatására hosszabb távon szétzilálódik, végül megszűnik. Az elektromágneses hullámok polarizációja a kibocsátó forrás (elektron) mozgásirányától függ, vagyis azt elhagyva már nem változik meg és nem változtatható meg egy adott irányból nézve (de elzajosítható).

A polarizált fényt kibocsátó bioptron lámpa fénye azért gyógyhatású, mert mélyre hatol a szövetekbe (5-6 cm), azaz csak kis mértékben nyelődik el az atomokban és ezért enyhén melegíti a sejteket (és a szövetekben lévő vizet) nagy területen, közel egyenletesen. A sejtek optimális működéséhez 37-38 fok kell. Az emberi testnek ennyi a maghőmérséklete. De nem ennyi a perifériák: a kar, láb, fej, bőrszövet hőmérséklete, hanem 1-2-3-4 fokkal alacsonyabb, a környezet hőmérséklete és a test működési állapota függvényében. Az itt lévő sejtek ezért nem ideális hőmérsékleten működnek, ami csökkenti a molekuláris folyamatoknak és végeredményben a hibajavításnak a hatékonyságát. Hiába vagyunk melegvérűek, a hőszabályzó rendszerünk termodinamikai okokból nem tökéletes. A lámpával fűtött szövetek hatékonyabban gyógyulnak maguktól, de nem azért, mert a hiperpolarizált fény így meg úgy átformálja a molekulákat (ahogy azt a lámpa fejlesztői tévesen állítják). Amit már csak azért sem tehet meg, mert a fénye kis energiájú, a molekulák kötéseinek módosításához szükséges energiaszinthez képest.

A bioptron lámpa polarizált fényét jól lehetne használni a hipotermiás betegek testének felmelegítésére. Érdekes módon a szakmai leírásokban mindenről szó van, csak erről nem, pedig kézenfekvő. Továbbá felhasználható lenne új típusú termoruhákban. A mai termoruhák fűtőszálakat tartalmaznak, amik melegítik a bőr felszínét. A hő egy része elvész kifelé, melegítve a fölé húzott ruhát. Ha sok kis polarizált fényű lámpácskát építenénk be a termoruhába, azok mélyen: 5-6 cm-re behatolva a testbe, hatékonyan melegítenék a szöveteket, kevesebb energiafogyasztással és kifelé irányuló hőveszteséggel. Így egy aksi feltöltéssel a ruha tovább bírná és kellemesebb hőérzetet biztosítana.

8. A LÉZER

A lézer egy koncentrált, egységes hullámhosszú, koherens fénysugár, amit elektronok ütemes gerjesztésével állítanak elő. A látható fényű (és rövidebb hullámhosszú) sugár neve lézer, a nagyobb hullámhosszú (mikrohullámú) sugár neve mézer. A koherencia szinkronizált fázist jelent, aminek azért kicsi a széttartása (szóródási szöge), mert egyrészt lencsékkel fókuszálják, hogy összetartó nyalábot képezzen, másrészt a benne, egymás mellett repülő fotinók hullámterei kevéssé tolják félre a szomszédaikat a hullámterük gömbszerű geometriai szerkezete miatt. Viszont ahogy ezek a gömbhullámok egyre nagyobbra tágulnak, csökken az egységnyi területre eső görbültségük, így végül elérik a szomszédos fotinókat, belezavarva azok mozgásába. Tehát nagy távolságon mégis egyre jobban széttartóvá válik a lézersugár, még akkor is, ha vákuumban halad és semmilyen külső zavaró hatás nem éri. És a széttartás annál erősebb, minél sűrűbb a lézersugár keresztirányban, azaz minél több fotinó halad benne egymás mellett.

A lézer belecsapódva az anyagokba ütemesen megrezgeti őket, ezért a megfelelő hullámhossz és teljesítmény megválasztásával jól használható túlgerjesztésre, azaz az anyag térbeli szerkezetének szétroncsolására. Az ütemessége ugyanezen okból jól mérhető, tehát használható távolságmérésre (futásidő méréssel, interferencia képzéssel), valamint kommunikációra (frekvencia, amplitúdó vagy fázis modulációval).

9. A SZÍNKÉPVONALAK

A színkép egy fénysugár hullámhosszak szerinti felbontása és sáv alakban történő (színes) ábrázolása. A folytonos színkép azt mutatja, hogy az adott forrásból érkező fénysugár fehér. A vonalas színkép azt jelzi, hogy az adott forrásból érkező fénysugár összetevői csak egyes hullámhosszakból állnak, mások hiányoznak belőle. A keskeny vonalak összesűrűsödhetnek sávokká is a színképben.

Az emissziós színkép a gerjesztett anyag által kisugárzott fény mérésekor készül. Mivel a kibocsátás adott ütemben történik a részecskékből, a fénysugár ennek megfelelő hullámhosszú komponensekből áll. Az emissziós színkép tehát egy fekete sáv lesz, benne itt-ott, az anyag szerkezetétől és gerjesztettségétől, pontosabban legerjedésétől függő színes vonalakkal. Ezek jelzik, milyen hullámhosszak kerültek kisugárzásra.

Az abszorpciós színkép az anyag fényelnyelésének mérésekor készül. Mivel az elnyelés adott ütemben történik a részecskékben, a fénysugárnak csak az ennek megfelelő hullámhosszúságú komponensei nyelődnek el, a többi áthalad az anyagon. Az abszorpciós színkép tehát egy színes sáv lesz, benne itt-ott, az anyag szerkezetétől és felgerjedésétől függő fekete vonalakkal. Ezek jelzik, milyen hullámhosszak kerültek elnyelésre.

A fizikai elmélet szerint a fény elnyelését és kibocsátását csak az elektronok végzik. Csakhogy az elektronok térfogatra és tömegre egyaránt kicsik az atommagok méretéhez képest. Amikben a protonok és neutronok ugyanúgy képesek a fényt elnyelni és kibocsátani. Méghozzá jóval nagyobb mennyiségben, mint az elektronok. Ez egyben azt is jelenti, hogy a spektroszkópiával az izotópok is megkülönböztethetők egymástól, nem csak a bonyolult, összetett kémiai molekulák. Mivel a neutron és proton mérete és tömege közel azonos, az általuk elnyelt vagy kibocsátott fény hullámhossza és mennyisége is közel egyforma. Ez még akkor is így van, ha csak az egyik irányból éri a fénysugár az atommagot és nem történik szóródás, ami csökkentené a gerjesztés aszimmetriáját. A részecskék közt ugyanis hamar átadódnak az elnyelt fotinók, míg az elektromágneses hullámok simán átmennek rajtuk, egyformán hatva rájuk. A fotinó átadódásnak van egy gyors, de véges sebessége. Elméletileg tehát lehetséges, hogy egy gyors, erős fényimpulzussal (lézer) megvilágítva az atommagot (egy irányból) olyan gerjesztettségi szint különbséget hozzunk létre az egyes részecskék közt, ami képes legyőzni a magot összetartó vonzóerőt és ekkor az atommag szétesik (radioaktív bomlás). Ettől különböző bomlás az, amikor a fokozatos gerjesztés hatására az atommag összes részecskéje túltöltődik fénnyel és ez szétrázza őket.

A színkép jellemző az anyag szerkezetére, ezért az elemzése (spektroszkópia) alkalmas a különféle anyagok összetételének és gerjesztettségének megállapítására, akár csillagközi távolságokból is. A módszer előnye, hogy akkor is működik, ha egyetlen fotinó sem éri el a műszert, út közben szétszóródva, csak az elektromágneses hullámok haladnak át rajta. Ráadásul az elektromágneses hullámok nem szenvedhetnek el vörös eltolódást, a dopplerjük kizárólag a forrás és a vevő egymáshoz viszonyított, relatív mozgásirányától és sebességétől függ. A fotinók vörös eltolódása nagy csillagközi távolságokon annak köszönhető, hogy változó hatású közegen haladnak át, ami nem csupán szétszórja őket, de a köztük lévő távolságot is egyre jobban megnyújtja.

Készült: 2019.10.08-20.
Utoljára módosítva: 2021.02.11.

Következő írás

Vissza a tartalomhoz