So che ci sono molte domande simili (forse identiche?). Non sono un fisico né uno studente: sono solo interessato alla fisica e ho guardato molti canali di fisica su YouTube di recente nel mio tempo libero.
Ecco una domanda (quasi) identica: Perché ‘ t le onde elettromagnetiche richiedono un mezzo?
Ecco una risposta a questa domanda:
Bene, direi che il campo elettromagnetico è il mezzo.
Io non “Non lo capisco – Come può qualcosa essere il mezzo per se stesso?
Le risposte a queste domande non penso davvero affrontino specifici punti di confusione che sto avendo – quindi cercherò di chiedere al domanda in modo leggermente diverso
Come può la luce (o la radiazione elettromagnetica) viaggiare attraverso il vuoto quando non cè nulla che possa fungere da mezzo e farlo per sempre in tutte le direzioni? Ad esempio la luce proveniente da una stella distante milioni di anni luce.
Con lacqua, ad esempio, è facile per me vedere come unonda può disperdersi sulla superficie in tutte le direzioni e viaggiare per tutto il tempo poiché lenergia nellonda non si dissipa. Le molecole nellacqua agiscono come il mezzo e oscillano e spingono tutte le molecole vicine provocando un effetto domino verso lesterno.
Ma cosa fa la luce?
Un pensiero che avevo è che, se la luce è composta da qualcosa, si sposta semplicemente verso lesterno dal punto di origine in qualunque direzione fosse diretta.
Il che mi porta ai fotoni .. .
Ecco il primo paragrafo di Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Photon
Un fotone è una particella elementare, il quanto di luce e tutte le altre forme di radiazione elettromagnetica e il vettore di forza per la forza elettromagnetica, anche quando statico tramite fotoni virtuali. Gli effetti di questa forza sono facili ily osservabile sia a livello microscopico che macroscopico, perché il fotone non ha massa a riposo; questo consente interazioni a lunghe distanze. Come tutte le particelle elementari, i fotoni sono attualmente meglio spiegati dalla meccanica quantistica e mostrano dualità onda-particella, esibendo proprietà sia delle onde che delle particelle. Ad esempio, un singolo fotone può essere rifratto da una lente o esibire uninterferenza di onde con se stesso, ma agire anche come una particella che fornisce un risultato definito quando viene misurata la sua posizione.
Quindi … forse i fotoni creano la luce e stanno solo sparando nello spazio come unonda, ma in realtà non è “unonda fisica (come un suono o unonda dacqua), “si sta solo” comportando come uno “?
Ecco un video di minutephysics: https://www.youtube.com/watch?v=Q_h4IoPJXZw
Il video parla della dualità particella-onda di un elettrone. Quindi un singolo elettrone può agire come unonda, ma quando colpisce qualcosa colpisce solo un punto. È lo stesso per i fotoni?
Thought Experiment : Fuori nel vuoto dello spazio cè un enorme sfera cava di 1 anno luce di raggio. Dentro cè solo un vuoto, e al centro esatto viene emesso un lampo di luce in tutte le direzioni da una sorgente puntiforme. Un anno dopo la luce colpisce la sfera in tutti i punti contemporaneamente.
Sono 12,6 (o 4 volte pi) anni luce al quadrato di superficie da coprire! Come possono esserci abbastanza fotoni per colpire ogni punto allinterno della superficie di questa enorme sfera? Capisco che pochissima luce colpirebbe così lontano, ma anche se diversa da zero almeno un po di luce colpisce.
O forse dipende da quanto è grande il il flash era? Forse non colpisce tutti i punti?
Se la luce è davvero fatta di fotoni e si comporta come unonda ma ogni fotone colpisce solo un punto, allora mi sembra che debba essercene una quantità infinita di fotoni in quel lampo di luce per colpire così tanti punti allinterno della sfera.
Ma deve essere impossibile, quindi deve esserci un difetto nel mio ragionamento.
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- ” Agisci come unonda “? Bene, se sembra unanatra e nuota come unanatra e ciarlatano come unanatra, allora …
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Beh, direi che il mezzo è il campo elettromagnetico.
Non lo capisco – Come può qualcosa essere il mezzo per se stesso?
La luce non è” solo un campo elettromagnetico. La luce (cioè i fotoni) è unonda — un disturbo o una perturbazione — in un campo elettromagnetico. Proprio come per la gravità, i campi apparentemente permeano lo spazio. Anche particelle massicce (ad es.quark o elettroni) possono essere descritti (o visualizzati) come onde nei campi sottostanti.
Quindi … forse i fotoni costituiscono la luce, e sono solo scatta nello spazio come unonda, ma in realtà non è “unonda fisica (come un suono o unonda dacqua), è solo ” che si comporta come tale “?
Ciò che “chiami” onda fisica “è una proprietà emergente di un mezzo sottostante (ad esempio aria, acqua). Per la maggior parte, unonda emergente di questo tipo è fondamentalmente la stessa di unonda in un campo. Le “onde fisiche” sono spesso denominate “ quasiparticelle “, perché di questa somiglianza. Quelle che pensiamo come “particelle” (ad es. elettroni) non si comportano solo come onde “, ma sono anche onde, da cui la “ dualità onda-particella “.
Commenti
- Così nel mio esperimento mentale t, i fotoni colpiscono ogni punto della sfera? Se è così, come possono esserci così tanti fotoni? I fotoni sono come una particella in quanto quando ” colpisce ” la sfera farà contatto in un punto?
- Hai detto che la luce è un disturbo ” in un campo elettromagnetico ” – quindi nel vuoto dello spazio cè già un campo elettromagnetico prima che la luce lo attraversi?
- @codefactor Un campo è fondamentalmente definito come qualcosa che esiste in ogni punto dello spazio e del tempo, puoi trovarlo su Wikipedia .
- @MarkMitchison Grazie per il collegamento a Wikipedia – quindi il campo è ovunque e la luce è unonda in cui il campo è il mezzo. Pensavo che la luce fosse il campo, quindi ‘ non aveva senso che fosse il mezzo per se stessa. Ma sembra che la luce sia solo londa in questo campo già esistente.
- Ok ora questo fa emergere unaltra cosa: se la luce è unonda in ” un campo elettromagnetico ” che implica che ci possono essere più di un campo … è vero? O è unonda nel ” campo elettromagnetico ” … i ‘ m confondendomi.
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Come può light ( o radiazioni elettromagnetiche) viaggiano attraverso il vuoto quando non cè nulla che funga da mezzo, e lo fanno per sempre in tutte le direzioni? Ad esempio, la luce proveniente da una stella distante milioni di anni luce.
Si osserva che la luce viaggia a velocità v = c, secondo secondo postulato della relatività speciale . Ma secondo i principi della relatività speciale, la luce non viaggia, ed è per questo che non è necessario alcun mezzo:
La linea del mondo della luce è simile alla luce e gli intervalli dello spaziotempo simili alla luce sono zero (vuoti). Ciò significa che la quantità di moto trasmessa dallinterazione elettromagnetica dallevento di emissione allevento di assorbimento deve attraversare solo un intervallo zero, entrambi gli eventi sono adiacenti nello spaziotempo. Ma attraversare un intervallo zero non è ovviamente un viaggio.
Tuttavia, gli intervalli spaziotemporali non possono essere osservati. Ciò che osserviamo nel diagramma dello spaziotempo del nostro osservatore sono fotoni che viaggiano lungo il cono di luce. Un intervallo di spaziotempo zero può corrispondere nel nostro diagramma a una distanza di miliardi di anni luce e questa linea del mondo percorsa è un mero prodotto della nostra osservazione è “riempito” da onde elettromagnetiche. Le onde elettromagnetiche sono i testimoni osservabili dellinvisibile intervallo zero spaziotemporale.