Wie würde man Brownsches Licht erzeugen? Wie würde es aussehen?

Wenn Licht eine gleichmäßige Mischung aller sichtbaren Frequenzen ist, nennen wir es weißes Licht .

In Analogie dazu wird Ton, der eine Mischung aus allen hörbaren Frequenzen ist, als weißes Rauschen bezeichnet .

Für Schall gibt es ein zusätzliches Konzept des Brownschen Rauschens , auch rotes Rauschen genannt, dessen Name sich von den „Random Walks“ von Teilchen ableitet, die eine Brownsche Bewegung durchlaufen . Braunes Rauschen klingt "weicher" und tiefer (denken Sie an Meereswellen) als weißes Rauschen (denken Sie an starken Regen), da ich aufgrund seiner weniger extremen Frequenzverschiebungen annehmen würde.

Also, in direkter Analogie: Brownsches Licht sollte auch existieren.

Da Licht eine Transversalwelle mit Polarisationszuständen ist, die in reinen Kompressionsschallwellen nicht zu finden sind, vermute ich, dass mindestens drei verschiedene Formen von Brown'schem Licht möglich sind:

  1. Brownsches Frequenzlicht (BF-Licht)

  2. Brown'sches Polarisationslicht (BP-Licht) und

  3. Brownsches Frequenz- und Polarisationslicht (BFP-Licht), bei dem die Irrfahrt in einem Raum stattfindet, in dem Frequenz und Polarisation orthogonale Achsen sind.

Überraschenderweise taucht keine der Ideen ohne Weiteres bei einer Google- oder Google Scholar-Suche auf.

Während dies auf die allgemeine Erkenntnis zurückzuführen sein könnte, dass Rauschtypen für jede Form von Signalen gelten, könnte man meinen, dass der Sonderfall von für Menschen sichtbaren Geräuschen besondere Aufmerksamkeit verdienen würde. Da die Polarisations- und Frequenz-plus-Polarisations-Varianten der Brownschen Zustandswanderungen nicht sofort offensichtlich sind, wenn man von der Schallanalogie ausgeht, müssten sie explizit für Licht aufgerufen werden.

Weiß jemand, ob diese Ideen bereits existieren und untersucht wurden?

Gibt es eine Möglichkeit, BF-, BP- oder BFP-Licht zu erzeugen, zB mit Lasern?

Könnten die Varianten des Brownschen Lichts irgendwelche nützlichen oder interessanten Eigenschaften haben, zB für optische Kommunikation oder Signalverschlüsselung?

Und schließlich: Menschen können keine Polarisation sehen, aber sie können sicherlich Frequenzen sehen. Also, wie würde Brownsches Frequenzlicht aussehen? Ich vermute rot aufgrund der Art und Weise, wie das Brownsche Spektrum gewichtet ist. Vielleicht wird das Brownsche Rauschen deshalb auch als "rotes Rauschen" bezeichnet?

Juris, toller Kommentar!
elcojón, toller Nick! (¿Cojón de mono, Quizá?)
Licht kann jede mögliche Frequenzverteilung haben? Fragen Sie nach einem bestimmten Prozess, der die Art von Häufigkeitsverteilung verursachen würde, an die Sie denken?
@Juris, wow, von Haidingers Bürste hatte ich noch nie gehört – das ist echt cool, das muss ich mal ausprobieren. jkej, ich bin mir ziemlich sicher, dass die Frequenzversion tatsächlich nur eine bestimmte Mischung von Frequenzen sein würde. Polarisierung vielleicht auch? Beides zusammen ... Ich weiß nicht, es scheint zu eingeschränkt zu sein, da (glaube ich) die Polarisation beim Verschieben der Frequenz im Brownschen Stil wandern müsste. Es würde also eine Gradkorrelation zwischen den beiden Bereichen erfordern, die meiner Meinung nach durch einfaches Mischen nicht möglich ist.
Ist das nicht nur Schwarzkörperstrahlung?
@Bobbi Das Leistungsspektrum der Schwarzkörperstrahlung fällt da ab e − F während diese Art von Rauschen ist F − 2 .
Man sollte beachten, dass weder Ton noch Licht über den gesamten Frequenzbereich ein echtes Brownsches Spektrum haben können, da das Leistungsspektrum mitgeht 1 / v 2 , so dass die Leistung unendlich wird, wenn sich die Frequenz Null nähert. Wir suchen also wirklich nach einem Prozess, der Licht mit einem ungefähr Brownschen Spektrum über einen bestimmten Frequenzbereich erzeugt.
Transponieren wir die Brownsche Bewegung von Teilchen, die auf eine Mikrofonmembran treffen, in ein Lichtspektrum? Wie wäre es, wenn Sie einen Synchrotronstrahl durch ein Gas schießen würden, würden die abbremsenden Elektronen das Spektrum der Geschwindigkeitsverteilung der Gasteilchen aufnehmen?
Ich bin sicher, er meint den sichtbaren Bereich. Nun, ich habe die CIE- Standardbeobachterdaten (10 Grad) genommen und angewendet F − 2 und ich bekomme X = 0,389 , j = 0,369 was auf der Farbkarte irgendwie rosa-grau aussieht. Schade, ich hatte auf Brown gehofft.
Ja, Retarded Potential (ich liebe das, ist dein Bruder zufällig Advanced?), ich dachte nur sichtbar. Also im Grunde rosaweißes Licht, da Grau für die Wahrnehmung von emittiertem Licht nicht wirklich sinnvoll übersetzt werden kann? Interessant! Ich hatte wirklich ein kräftigeres Rot erwartet.

Antworten (2)

Wir haben die folgende Beziehung

Γ ( τ ) = ∫ 0 ∞ S ¯ ( v ) e − 2 π ich τ v D v
Wo Γ ( τ ) ist die zeitliche Kohärenzfunktion , die mit einem Michelson-Interferometer gemessen werden kann, und S ¯ ( v ) ist die reelle normalisierte spektrale Leistungsdichtefunktion (PSD). Wie leicht bewiesen werden kann, ist das Obige eine Fourier-Transformationsbeziehung. Für Brownsches Rauschen gibt es einen Bereich, zu dem die PSD proportional ist
1 v 2 .

Ich sage Region, weil die obige Funktion nicht aus integrierbar ist 0 Zu ∞ , es hat unendliche Energie. Der Michelson könnte verwendet werden, um die Quelle für die PSD zu überprüfen.

Dieses Spektrum könnte wahrscheinlich mit einem Laser erzeugt werden. Es müsste ein inhomogen verbreitertes Verstärkungsmedium mit den verteilten Moden sein, damit es sich im Sichtbaren annähert

1 v 2 .

Die Brownsche Polarisierung würde einiges an Analyse erfordern, wenn ich Zeit habe, werde ich einen Abschnitt unten aktualisieren, wenn ich das erreichen kann.

Ich bin mir nicht sicher, warum diese Frage nach zehn Jahren wiederkam, und ich bin kein Experte, aber ich denke, die Antwort kann sehr einfach formuliert werden. Die Brownsche Bewegung ist einfach eine thermische Bewegung mit der üblichen 1/2 k T kinetischer Energie pro Freiheitsgrad. Die Mathematik wird nur kompliziert, weil mathematisch versierte Leute (Einstein usw.) abschätzen wollen, wie weit große Teilchen in einer einzigen Bewegung gehen, aber wir müssen uns darüber keine Gedanken machen.

"Brownsches Licht" ist einfach Wärmestrahlung , wie sie mit Infrarotkameras oder mit bloßem Auge für glühende Objekte registriert wird.

Obwohl ich sehe, dass es in der Literatur einige ausgefeilte Analysen der thermischen Polarisation gibt, würde ich erwarten, dass diese nur für Spezialfälle relevant sind (ein effektiv chirales Medium). Ein Photon im freien Raum oder in achiraler Luft trägt eine Plancksche Drehimpulskonstante pro Photon. Dieses Photon kann in einer Überlagerung von Zuständen existieren, wenn wir nicht wissen, in welche Richtung es sich dreht, aber ich glaube nicht, dass man Wärmeenergie hineinstecken kann.

Mike, ich mag das thermische Argument in Ihrer Antwort. Mein erster Gedanke beim Lesen war: "Was zum Teufel ist Brownsches Licht, und wer hat diese Frage vor einem Jahrzehnt gestellt?" Ah ... hoppla! Je nachdem, wie andere sich einmischen, kann ich wechseln und Ihre Antwort zur maßgeblichen machen. Danke für die schöne klare und überzeugende Argumentation.
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