Ich weiß, dass es viele Fragen gibt, die ähnlich sind (vielleicht identisch?). Ich bin weder Physiker noch Student – ich interessiere mich nur für Physik und habe in meiner Freizeit in letzter Zeit viele Physikkanäle auf Youtube gesehen.
Hier ist eine (fast) identische Frage: Warum ‚ benötigen elektromagnetische Wellen kein Medium?
Hier ist eine Antwort auf diese Frage:
Nun, ich würde sagen, das elektromagnetische Feld ist das Medium.
Ich ziehe an „Verstehe das nicht – Wie kann etwas das Medium für sich selbst sein?
Die Antworten auf diese Fragen, von denen ich nicht glaube, dass sie bestimmte Verwirrungspunkte ansprechen, die ich habe – also werde ich versuchen, das zu fragen etwas anders fragen
Wie kann sich Licht (oder elektromagnetische Strahlung) durch ein Vakuum bewegen, wenn nichts als Medium vorhanden ist, und dies für immer in alle Richtungen? Zum Beispiel das Licht eines Sterns, der Millionen von Lichtjahren entfernt ist.
Mit Wasser zum Beispiel kann ich leicht erkennen, wie sich eine Welle über die Oberfläche in alle Richtungen ausbreiten und so lange wandern kann Da sich die Energie in der Welle nicht auflöst. Die Moleküle im Wasser fungieren als Medium und schwingen und drücken alle benachbarten Moleküle, wodurch ein Dominoeffekt nach außen verursacht wird.
Aber was macht das Licht?
Ein Gedanke, den ich hatte, ist, wenn Licht aus etwas besteht, bewegt es sich einfach vom Ursprungspunkt nach außen in die Richtung, in die das Licht geleitet wurde.
Was mich zu Photonen führt.
Hier ist der erste Absatz aus Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Photon
Ein Photon ist ein Elementarteilchen, das Lichtquantum und alle anderen Formen elektromagnetischer Strahlung sowie der Kraftträger für die elektromagnetische Kraft, auch wenn es über virtuelle Photonen statisch ist. Die Effekte dieser Kraft sind einfach sowohl auf mikroskopischer als auch auf makroskopischer Ebene leicht zu beobachten, da das Photon keine Ruhemasse aufweist; Dies ermöglicht Interaktionen über große Entfernungen. Wie alle Elementarteilchen lassen sich Photonen derzeit am besten durch die Quantenmechanik erklären und weisen eine Welle-Teilchen-Dualität auf, die Eigenschaften sowohl von Wellen als auch von Teilchen aufweist. Beispielsweise kann ein einzelnes Photon durch eine Linse gebrochen werden oder eine Welleninterferenz mit sich selbst aufweisen, aber auch als Teilchen wirken, das ein eindeutiges Ergebnis liefert, wenn seine Position gemessen wird.
Also … vielleicht bilden Photonen Licht und sie schießen nur durch den Raum wie eine Welle, aber es ist wirklich keine physikalische Welle (wie eine Schall- oder Wasserwelle) „verhält sich nur wie einer“?
Hier ist ein Video von minutephysics: https://www.youtube.com/watch?v=Q_h4IoPJXZw
Das Video spricht über die Teilchenwellen-Dualität eines Elektrons. Ein einzelnes Elektron kann also als Welle wirken, aber wenn es auf etwas trifft, trifft es nur eine Stelle. Ist das bei Photonen auch so?
Gedankenexperiment : Im Vakuum des Weltraums befindet sich ein riesige Hohlkugel 1 Lichtjahr im Radius. Im Inneren befindet sich nur ein Vakuum, und genau in der Mitte wird von einer Punktquelle ein Lichtblitz in alle Richtungen ausgestrahlt. 1 Jahr später trifft das Licht an allen Stellen gleichzeitig auf die Kugel.
Das sind 12,6 (oder 4 mal pi) Lichtjahre im Quadrat der zu bedeckenden Oberfläche! Wie kann es genug Photonen geben, um jeden Punkt zu treffen? Ich verstehe, dass sehr wenig Licht so weit weg auftreffen würde, aber selbst wenn es nicht Null ist, trifft zumindest etwas Licht.
Oder hängt dies vielleicht davon ab, wie groß das ist Blitz war? Vielleicht trifft es nicht jeden Punkt?
Wenn Licht wirklich aus Photonen besteht und wie eine Welle wirkt, aber jedes Photon nur einen Ort trifft, dann scheint es mir, dass es eine unendliche Menge geben muss von Photonen in diesem Lichtblitz, um so viele Stellen innerhalb der Kugel zu treffen.
Aber das muss unmöglich sein, daher muss meine Argumentation fehlerhaft sein.
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- “ Verhalten Sie sich wie eine Welle „? Nun, wenn es wie eine Ente aussieht und wie eine Ente schwimmt und wie eine Ente quakt, dann …
Antwort
Nun, ich würde sagen, das elektromagnetische Feld ist das Medium.
Ich verstehe das nicht – Wie kann etwas das Medium für sich sein?
Licht ist nicht nur ein elektromagnetisches Feld. Licht (d. H. Photonen) ist eine Welle – eine Störung oder Störung – in einem elektromagnetischen Feld. Genau wie bei der Schwerkraft durchdringen Felder offenbar den Raum. Sogar massive Partikel (z.Quarks oder Elektronen) können als Wellen in zugrunde liegenden Feldern beschrieben (oder betrachtet) werden.
Also … vielleicht bilden Photonen Licht, und sie sind gerecht Schießen wie eine Welle durch den Raum, aber es ist wirklich keine „physische Welle“ (wie ein Schall oder eine Wasserwelle), sondern nur „, das sich wie eine ?
Was Sie als „physikalische Welle“ bezeichnen, ist eine emergente Eigenschaft eines zugrunde liegenden Mediums (z. B. Luft, Wasser). Zum größten Teil ist eine solche austretende Welle im Grunde die gleiche wie eine Welle in einem Feld. „Physikalische Wellen“ werden oft als „ Quasiteilchen “ bezeichnet, weil Was wir als „Teilchen“ (z. B. Elektronen) betrachten, „verhalten sich nicht nur wie Wellen“, sondern sind auch Wellen, daher die „ Welle-Teilchen-Dualität „.
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- Also in meinem Gedankenexperiment t, treffen Photonen jeden Punkt in der Kugel? Wenn ja, wie kann es so viele Photonen geben? Sind Photonen darin wie ein Teilchen, wenn sie “ “ auf die Kugel treffen, die sie an einer Stelle berühren?
- Sie sagten, Licht sei eine Störung “ in einem elektromagnetischen Feld “ – im Vakuum des Weltraums gibt es also bereits ein elektromagnetisches Feld Bevor das Licht hindurchgeht?
- @codefactor Ein Feld ist im Grunde definiert als etwas, das zu jedem Zeitpunkt in Raum und Zeit existiert. Sie finden es auf Wikipedia .
- @MarkMitchison Vielen Dank für diesen Wikipedia-Link – das Feld ist also überall und Licht ist eine Welle, in der das Feld das Medium ist. Ich dachte, dass das Licht das Feld war – also machte es ‚ keinen Sinn, dass es das Medium für sich selbst sein würde. Aber es sieht so aus, als ob Licht nur die Welle in diesem bereits vorhandenen Feld ist.
- Ok, jetzt bringt dies eine andere Sache hervor – wenn Licht eine Welle in “ einem elektromagnetischen Feld ist “ bedeutet, dass es mehr als ein Feld geben kann … stimmt das? Oder ist es eine Welle in “ dem elektromagnetischen Feld “ … i ‚ m Ich verwirre mich.
Antwort
Wie kann Licht ( oder elektromagnetische Strahlung) durch ein Vakuum wandern, wenn nichts da ist, um als Medium zu wirken, und dies für immer in alle Richtungen? Zum Beispiel das Licht, das von einem Stern kommt, der Millionen von Lichtjahren entfernt ist.
Licht wird gemäß der zweites Postulat der speziellen Relativitätstheorie . Nach den Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie bewegt sich Licht jedoch nicht, und deshalb wird kein Medium benötigt:
Die Weltlinie des Lichts ist lichtartig und lichtähnliche Raumzeitintervalle sind Null (leer). Das bedeutet, dass der Impuls, der durch elektromagnetische Wechselwirkung vom Emissionsereignis zum Absorptionsereignis übertragen wird, nur ein Nullintervall überschreiten muss, beide Ereignisse sind in der Raumzeit benachbart. Das Überschreiten eines Nullintervalls ist jedoch offensichtlich keine Bewegung.
Raumzeitintervalle können jedoch nicht beobachtet werden. Was wir im Raumzeitdiagramm unseres Beobachters beobachten, sind Photonen, die sich entlang des Lichtkegels bewegen. Ein Raumzeitintervall von Null kann in unserem Diagramm einer Entfernung von Milliarden von Lichtjahren entsprechen, und diese zurückgelegte Weltlinie ist nur ein Produkt unserer Beobachtung wird durch elektromagnetische Wellen „gefüllt“. Elektromagnetische Wellen sind die beobachtbaren Zeugen des unsichtbaren Null-Raumzeitintervalls.