Ik weet dat er veel vragen zijn die vergelijkbaar zijn (misschien identiek?). Ik ben geen natuurkundige of student – ik ben gewoon geïnteresseerd in natuurkunde en heb de laatste tijd in mijn vrije tijd veel natuurkundekanalen op youtube bekeken.
Hier is een (bijna) identieke vraag: Waarom hebben ‘ t elektromagnetische golven geen medium nodig?
Hier is een antwoord op deze vraag:
Nou, ik zou zeggen dat het elektromagnetische veld het medium is.
Ik don “Ik begrijp dit niet – hoe kan iets het medium voor zichzelf zijn?
De antwoorden op deze vragen gaan volgens mij niet echt in op specifieke punten van verwarring die ik heb – dus ik ga proberen de vraag een beetje anders
Hoe kan licht (of elektromagnetische straling) door een vacuüm reizen als er niets is dat als medium fungeert, en dat voor altijd in alle richtingen? Bijvoorbeeld het licht dat van een ster komt op miljoenen lichtjaren afstand.
Met water bijvoorbeeld, kan ik gemakkelijk zien hoe een golf zich in alle richtingen over het oppervlak kan verspreiden en zo lang kan reizen omdat de energie in de golf niet verdwijnt. De moleculen in het water fungeren als het medium, en oscilleren en duwen alle naburige moleculen waardoor een domino-effect naar buiten wordt veroorzaakt.
Maar wat doet het licht?
Een gedachte die ik had, is dat als licht van iets is gemaakt, het gewoon naar buiten beweegt vanaf het punt van oorsprong in de richting waarin het licht was gericht.
Wat me naar fotonen leidt … .
Hier is de eerste alinea van Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Photon
Een foton is een elementair deeltje, de kwantum van licht en alle andere vormen van elektromagnetische straling, en de krachtdrager voor de elektromagnetische kracht, zelfs als deze statisch is via virtuele fotonen. De effecten van deze kracht zijn gemakkelijk is gemakkelijk waarneembaar op zowel microscopisch als macroscopisch niveau, omdat het foton geen rustmassa heeft; dit maakt interacties op grote afstand mogelijk. Net als alle elementaire deeltjes kunnen fotonen momenteel het beste worden verklaard door de kwantummechanica en vertonen ze dualiteit tussen golven en deeltjes, met eigenschappen van zowel golven als deeltjes. Een enkel foton kan bijvoorbeeld worden gebroken door een lens of golfinterferentie met zichzelf vertonen, maar ook fungeren als een deeltje dat een duidelijk resultaat geeft wanneer zijn positie wordt gemeten.
Dus … misschien vormen fotonen licht, en schieten ze gewoon door de ruimte als een golf, maar het is echt geen fysieke golf (zoals een geluids- of watergolf), maar “gedraagt zich gewoon als één”?
Hier is een video van minutephysics: https://www.youtube.com/watch?v=Q_h4IoPJXZw
De video gaat over de deeltjesgolf-dualiteit van een elektron. Dus een enkel elektron kan als een golf fungeren, maar als het iets raakt, raakt het maar één plaats. Is dat hetzelfde voor fotonen?
Gedachtexperiment : Buiten in het vacuüm van de ruimte is er een enorme holle bol 1 lichtjaar in straal. Binnenin is alleen vacuüm, en precies in het midden wordt een lichtflits uitgezonden in alle richtingen vanuit een puntbron. 1 jaar later valt het licht de bol op alle plaatsen tegelijk.
Dat is 12,6 (of 4 keer pi) lichtjaar in het kwadraat van het te bedekken oppervlak! Hoe kunnen er genoeg fotonen zijn om elke plek te raken? binnen het oppervlak van deze enorme bol? Ik begrijp dat er heel weinig licht zo ver weg zou vallen, maar zelfs als niet-nul, valt er tenminste wat licht op.
Of hangt dit af van hoe groot de flits was? Misschien raakt het niet elke plek?
Als licht echt uit fotonen bestaat en zich gedraagt als een golf, maar elk foton maar op één plaats valt, dan lijkt het mij dat er een oneindige hoeveelheid moet zijn van fotonen in die lichtflits om zoveel plaatsen in de bol te raken.
Maar dat moet onmogelijk zijn, dus er moet een fout in mijn redenering zitten.
Reacties
- ” Gedraag je als een golf “? Als het eruitziet als een eend en zwemt als een eend en kwaakt als een eend, dan …
Antwoord
Nou, ik zou zeggen dat het elektromagnetische veld het medium is.
Ik begrijp dit niet – hoe kan iets het medium voor zichzelf zijn?
Licht is niet zomaar een elektromagnetisch veld. Licht (d.w.z. fotonen) is een golf — een storing of storing — in een elektromagnetisch veld. Net als bij de zwaartekracht doordringen velden kennelijk de ruimte. Zelfs enorme deeltjes (bijv.quarks of elektronen) kunnen worden beschreven (of gezien) als golven in onderliggende velden.
Dus … misschien vormen fotonen licht, en ze zijn gewoon als een golf door de ruimte schieten, maar het is echt geen fysieke golf (zoals een geluids- of watergolf), het is gewoon ” gedraagt zich als een golf “?
Wat u “een” fysieke golf “noemt, is een opkomende eigenschap van een onderliggend medium (bijv. lucht, water). Zon opkomende golf is in wezen hetzelfde als een golf in een veld. “Fysieke golven” worden vaak “ quasiparticles ” genoemd, omdat van deze gelijkenis. Wat we beschouwen als “deeltjes” (bijv. elektronen) gedragen zich niet “alleen” als golven “, ze zijn ook golven, vandaar de “ dualiteit van golf en deeltje “.
Reacties
- Dus in mijn gedachte experimenteer t, raken fotonen elk punt in de bol? Zo ja, hoe kunnen er zoveel fotonen zijn? Zijn fotonen als een deeltje dat wanneer het ” de bol raakt ” waarmee het op één plaats contact zal maken?
- Je zei dat licht een storing is ” in een elektromagnetisch veld ” – dus in het vacuüm van de ruimte is er al een elektromagnetisch veld voordat het licht er doorheen gaat?
- @codefactor Een veld is in principe gedefinieerd als iets dat op elk punt in ruimte en tijd bestaat, je kunt dit vinden op Wikipedia .
- @MarkMitchison Bedankt voor die Wikipedia-link – dus het veld is overal en licht is een golf waarin het veld het medium is. Ik dacht dat het licht het veld WAS – dus het had geen ‘ zin dat het het medium voor zichzelf zou zijn. Maar het lijkt erop dat licht slechts de golf is in dit reeds bestaande veld.
- Oké, dit roept iets anders op – als licht een golf is in ” een elektrisch magnetisch veld ” wat inhoudt dat er meer dan één veld kan zijn … klopt dat? Of is het een golf in ” het elektromagnetische veld ” … i ‘ m mezelf verwarren.
Antwoord
Hoe kan licht ( of elektromagnetische straling) door een vacuüm reizen als er niets is om als medium te fungeren, en dit voor altijd in alle richtingen doen? Bijvoorbeeld het licht dat van een ster komt op miljoenen lichtjaren afstand.
Er wordt waargenomen dat licht reist met een snelheid v = c, volgens de tweede postulaat van de speciale relativiteitstheorie . Maar volgens de principes van de speciale relativiteitstheorie reist licht niet, en daarom is er geen medium nodig:
De wereldlijn van licht is lichtachtig, en lichtachtige ruimtetijdintervallen zijn nul (leeg). Dat betekent dat het momentum dat wordt overgedragen door elektromagnetische interactie van het geval van emissie tot het geval van absorptie net een interval van nul moet overschrijden, beide gebeurtenissen zijn aangrenzend in ruimtetijd. Maar het overschrijden van een nulinterval is duidelijk geen reis.
Er kunnen echter geen ruimtetijdintervallen worden waargenomen. Wat we waarnemen in het ruimtetijddiagram van onze waarnemer zijn fotonen die langs de lichtkegel reizen. Een ruimtetijdinterval van nul kan in ons diagram overeenkomen met een afstand van miljarden lichtjaren, en deze afgelegde wereldlijn is slechts een product van onze waarneming wordt “gevuld” door elektromagnetische golven. Elektromagnetische golven zijn de waarneembare getuigen van het onzichtbare nul-ruimtetijdinterval.