Aankondiging

Samenvouwen
Nog geen aankondiging momenteel

laserstraal oneindig ver de ruimte in......

Samenvouwen
X
 
  • Filter
  • Tijd
  • Toon
Alles wissen
nieuwe berichten

    laserstraal oneindig ver de ruimte in......

    Dag allemaal,

    ik kreeg van een klasgenoot van mijn zoontje de volgende vraag.
    Wanneer je met een laserstraal oneindig de ruimte in zou schijnen, wat is dan de kans dat je iets raakt?
    ik kwam zelf niet verder dan dat de kans zeer klein is omdat veruit het grootste deel van de ruimte leeg is. Maar toen zag ik die hubble foto’s voor me die helemaal vol zitten met sterrenstelsels en gaswolken. Wie kan me hier aan een beter antwoord helpen.
    Btw dat kind is 10. Wel boven gemiddeld intelligent en zeer geintereseerd in alles wat met de ruimte te maken heeft.

    alvast bedankt.

    #2
    Laserstralen zijn coherent maar dat betekent niet dat ze oneindig ver "laserdun" zijn -- voor een kleine divergentie te krijgen moet je flink wat optische toeren uithalen. Je kunt geen foton zeker nul momentum geven in een bepaalde richting; dat gaat kwantummechanisch niet. De divergentie is zelfs groter naarmate de straal dunner is. Voor laserpointers wordt dat opgelost door ze te collimeren: de straal wordt het dunst gemaakt op een bepaalde afstand, typisch voor het gebruik.

    Eens je op een ver gebouw mikt, dan is de grootte van de spot van een typische laserpointer (zonder divergentiereductor die de straal aan de bron dikker maakt) meestal al een voetbal groot.

    Als een onnozelaar naar een vliegtuigcockpit richt is het nog groter, maar het probleem is dat je dan refractie en verstrooiing krijgt op het cockpitvenster waardoor piloten er geen bal meer door zien.

    Als je naar de hemel richt, dan passen er enorm veel sterrenstelsels in de bundel. Iedereen in die bundel heeft dan vrijwel dezelfde kans om elke foton vanuit de laserstraal dan te vangen (en als die door een dectector gevangen wordt, dan kan die foton per definitie niet meer door iemand anders gevangen worden; de golffunctie van de foton stort in en die kan dan plots maar meer op één plaats zijn).

    Anderzijds: door de expansie van het heelal is het zo dat er voor elke foton die naar de hemel uitgestraald wordt een grote kans is dat die foton inderdaad door niemand gevangen wordt en gewoon een electromagnetische golf blijft die blijft doorgaan. Dat geldt niet alleen voor je laserstraal maar zelfs voor je LED- of gloeilamp; het licht dat niet hier op aarde --of de atmosfeer of het ISS dat net passeert-- wordt gevangen gaat in een golffront dat de vorm heeft van een halve bol het heelal in, en de kans is groot dat die foton nergens door gevangen wordt. Zelfs al richt je iets pal op M31, bij voldoende grote resolutie is M31 heel veel zwart en af en toe een heel helder lichtpuntje.

    Zie bijvoorbeeld de paradox van Olbers (waarom is de hemel niet wit? Als we in een richting kijken, waarom botsen we niet overal ooit op een voorwerp dat licht afgeeft?), maar hier is het in omgekeerde richting.

    Reken maar uit: als je naar M31 kijkt met het blote oog en je ziet een foton dat daar , dan vangt je ooglens 153mm² van een golffront dat 7,2*10⁵² mm² groot is op de afstand van de bron. De kans dat je net die éne foton ving is dus 1/(4,7*10⁴⁹). Gelukkig maar, want als je alle fotonen ving die uit M31 vertrokken dan was je allang geroosterd.

    En het is dankzij de expansie van het universum dat de microgolfachtergrondstraling (want in die golflengten is de hemel inderdaad niet zwart!) overeenkomt met een temperatuur van 3K. Anders was het hier nog onlekker warm ;-).
    Last bewerkt door sixela; 26-06-20, 14:15.
    Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

    Commentaar


      #3
      Nu is het aan jou om het te vertalen voor een tienjarige ;-).
      Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

      Commentaar


        #4
        De vraag zelf bevat een tegenstrijdigheid.

        Schijn je een laserstraal oneindig ver de ruimte in, dan mag je niets raken anders komt er onverhoopt een voortijdig einde aan die eis van 'oneindig ver'.
        Dus, zoals de vraag er nu ligt: je raakt niets, tenzij je de vraag anders formuleert...


        Je zal maar een klas vol met zo'n kinderen hebben... succes er mee!
        Mak 180 Pro - 150 mm Solar H-alpha, Losmandy GM-8.
        (https://www.neophoto.nl)

        Commentaar


          #5
          Een eenvoudigere formulering van de vraag lijkt me: stel dat je een laserstraal oneindig ver het heelal in zou kunnen schijnen, raak je dan uiteindelijk iets?

          Met die vraag kunnen we een flink deel van de (overigens correcte maar) zeer moeilijke natuurkundige uitleg van sixela schrappen. Het gaat immers om een kind van tien. En zo omzeilen we @Neo’s tegenstrijdigheid ook.

          De ruimte is inderdaad vrijwel leeg. Laten we de vraag weer iets anders formuleren: stel dat we in alle richtingen iets zouden zien, hoe zou de hemel er dan ‘s nachts uitzien? Het antwoord op die vraag blijkt, na weer veel moeilijke rekensommen, te zijn: niet donker zoals nu maar veel lichter. Als je in alle richtingen iets ziet, komt er immers uit alle richtingen licht je oog binnen.

          Nu terug naar de laserstraal. Aangezien de hemel donker is ‘s nachts, is er in heel weinig richtingen iets te zien en dus ook iets te raken. Met andere woorden: de kans om iets te raken is heeeeeel klein.

          Zoals sixela al schreef heet dit de Paradox Van Olbers ook al schreef hij de naam verkeerd
          50 cm Van Gastel dob - 30 cm Van Gastel dob - 15 cm zelfbouw Newton - ASI6200 met een Esprit 80 ED op een SW HEQ5-Pro, ASI1600MM-C met een 8" RC op een EQ6-R

          Commentaar


            #6
            Vrijwel al het licht in het heelal wordt gemaakt door sterren. Nu staan sterren onderling ver van elkaar. Om je een voorstelbaar idee te geven: als je onze zon laat krimpen tot een speldeknop, dan staat de volgende ster 40 km verder. Daartussen is het leeg, dus veel ruimte om de laserstraal door te laten.
            Objectieven in huis met de maten: 22,30,35,44,50,56,65,70,80,88,100,127,150,200,250, 315 en 400mm

            Commentaar


              #7
              Nou ja, hangt ook af welke ruimte we bedoelen. In het vlak van de Melkweg is de extinctie voor zichtbaar licht toch vrij behoorlijk. In een void zou je het licht op grotere afstand kunnen detecteren.

              Commentaar


                #8
                Bert Bogchelman Het licht komt uit sterren, maar de extinctie komt toch doordat je altijd kans hebt om ergens een sluimerend (niet geioniseerd, "moleculair") waterstofatoom in een gaswolk uit zijn winterslaap te halen met die electromagnatische golf...zoals Rudy zegt, in het vlak van de Melkweg is de kans dat er iets je foton vangt niet zo gering (wat ons juist voor problemen stelt om in zichtbaar licht spullen voorbij de melkweg te zien.)

                Rudy Tja, als je een straal een goede kans wilt geven om "oneindig ver" te raken moet je inderdaad niet in de "zone of avoidance" gaan mikken. Maar wat is "een straal"? Er komt zelfs als je verkeerd mikt wel een deel van de fotonen uit die straal door de soep ;-).
                Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

                Commentaar


                  #9
                  Dank jullie wel voor deze antwoorden. Ik denk dat zijn vraag duidelijker word als je hem anders stelt.
                  stel dat alle materie licht zou uitstralen en je ook al dat licht kan detecteren. Bedekt dit dan elk deel van de hemel. Een beetje zoals wvreeven beschreef dus. Het gaat dus niet erom of de straal van een laser uitwaaierd.

                  Commentaar


                    #10
                    Die vraag werd al beantwoord: als je een grote kans maakte om met een lukraak gekozen straal een ster te raken, dan zag je door het licht van die ster die naar jou scheen op die plek een witte hemelachtergrond en geen zwarte. Maar de hemelachtergrond is niet uniform wit, en dus zijn er veel plekken waar je met een straal helemaal niets raakt.

                    https://nl.wikipedia.org/wiki/Paradox_van_Olbers

                    De hemelachtergrond is op één bepaalde frequentie inderdaad "wit", en dat komt door do kosmische microgolfachtergrondstraling. Maar dat is een fossiele straling die in het hele universum op een bepaald moment op elke plek vertrok naar alle richtingen, en je kunt met een foton die je nu uitstraalt niet iets in het verleden gaan raken.
                    Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

                    Commentaar


                      #11
                      Origineel geplaatst door Mriswith Bekijk bericht
                      stel dat alle materie licht zou uitstralen en je ook al dat licht kan detecteren. Bedekt dit dan elk deel van de hemel.
                      Dat is in feite de Paradox van Olbers. Een diepzinnige vraag voor een 10-jarige.
                      Olbers was 35 jaar toen hij de paradox formuleerde.
                      Een paar eeuwen eerder had Thomas Digges de vraag ook al opgeworpen. Digges was ongeveer 30 jaar.

                      Astronomy's much more fun when you're not an astronomer - Brian May

                      Commentaar


                        #12
                        Inderdaad, en het antwoord is ook niet triviaal. In de huidige modellen zijn er nog gekke zaken: Stel dat je een ster in een fel roodverschoven sterrenstelsel vindt en je mikt daar hééél goed je laserstraal, door de versnellende expansie van het universum zal je straal daar nooit geraken. Al gaat je straal "oneindig ver" in de ruimte door, je geraakt niet tot het object, omdat de ruimte tussen ons en het object uitzet en er dus meer ruimte bijkomt in een bepaalde tijdsspanne dan de laserstraal kan overbruggen!

                        Met andere woorden: ook al laat je een straal oneindig ver doorgaan, er zijn plaatsen waarvan je het verleden nu ziet waar de straal nooit zal geraken!

                        Inderdaad niet bepaald materie voor tienjarigen.

                        Zie bijvoorbeeld, voor een bevattelijk artikel:
                        https://www.mso.anu.edu.au/~charley/...DavisSciAm.pdf
                        Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

                        Commentaar


                          #13
                          De paradox formuleren op je 35e wil niet zeggen dat je je dan pas zoiets afvraagt.

                          Zo zag ik toen ik een jaar of 8 was (op een plafondlamp in de vorm van een aardglobe) dat de kust van Europa/Afrika best netjes in die van Noord-/Zuid Amerika past. Maar om dan te zeggen dat ik als 8-jarige de plaattectoniek ontdekte gaat wat ver.

                          Dit zijn juist typische kindervagen: heerlijk!
                          "Truss me, I'm solid." - Bouwe Dob

                          Commentaar


                            #14
                            Origineel geplaatst door sixela Bekijk bericht
                            Inderdaad, en het antwoord is ook niet triviaal. In de huidige modellen zijn er nog gekke zaken: Stel dat je een ster in een fel roodverschoven sterrenstelsel vindt en je mikt daar hééél goed je laserstraal, door de versnellende expansie van het universum zal je straal daar nooit geraken. Al gaat je straal "oneindig ver" in de ruimte door, je geraakt niet tot het object, omdat de ruimte tussen ons en het object uitzet en er dus meer ruimte bijkomt in een bepaalde tijdsspanne dan de laserstraal kan overbruggen!

                            Met andere woorden: ook al laat je een straal oneindig ver doorgaan, er zijn plaatsen waarvan je het verleden nu ziet waar de straal nooit zal geraken!

                            Inderdaad niet bepaald materie voor tienjarigen.
                            Als je dit in essentie op een begrijpelijke manier kunt uitleggen is dit juist wel materie voor een tienjarige! Die natuurkundige die ons ooit nog 'ns een steekhoudende TOE zal geven heeft precies zoiets nodig om verwondering hoe het heelal werkt op te roepen, het liefst op jonge leeftijd.

                            Commentaar

                            Werken...
                            X