Wiem, że jest wiele podobnych pytań (może identycznych?). Nie jestem fizykiem ani studentem – interesuję się tylko fizyką i ostatnio w wolnym czasie oglądam wiele kanałów o fizyce na youtube.
Oto (prawie) identyczne pytanie: Dlaczego nie ' t fale elektromagnetyczne nie wymagają medium?
Oto jedna odpowiedź na to pytanie:
Cóż, powiedziałbym, że medium to pole elektromagnetyczne.
Nie „Nie rozumiem tego – w jaki sposób coś może być dla siebie medium?
Odpowiedzi na te pytania, o których nie sądzę, odnoszą się do konkretnych nieporozumień, które mam – więc spróbuję zapytać pytanie trochę inaczej
W jaki sposób światło (lub promieniowanie elektromagnetyczne) może podróżować przez próżnię, kiedy nie ma tam nic, co mogłoby działać jako medium i czynić to na zawsze we wszystkich kierunkach? Na przykład światło pochodzące z gwiazdy odległej o miliony lat świetlnych.
Na przykład w przypadku wody łatwo jest zobaczyć, jak fala może rozproszyć się po powierzchni we wszystkich kierunkach i podróżować tak długo ponieważ energia fali nie rozprasza się. Cząsteczki w wodzie działają jak ośrodek i oscylują i wypychają wszystkie sąsiednie cząsteczki, powodując efekt domina na zewnątrz.
Ale co robi światło?
Jedną z moich myśli było to, że jeśli światło jest zrobione z czegoś, to po prostu porusza się na zewnątrz od punktu początkowego, w jakimkolwiek kierunku, w którym kierowało się światło.
Co prowadzi mnie do fotonów … .
Oto pierwszy akapit z Wikipedii: http://en.wikipedia.org/wiki/Photon
Foton to cząstka elementarna, kwant światła i wszystkie inne formy promieniowania elektromagnetycznego, a także nośnik siły elektromagnetycznej, nawet gdy jest statyczny przez wirtualne fotony. Efekty tej siły są łatwe można go zaobserwować zarówno na poziomie mikroskopowym, jak i makroskopowym, ponieważ foton nie ma masy spoczynkowej; pozwala to na interakcje na duże odległości. Jak wszystkie cząstki elementarne, fotony obecnie najlepiej można wyjaśnić za pomocą mechaniki kwantowej i wykazują one dualizm falowo-cząsteczkowy, wykazując właściwości zarówno fal, jak i cząstek. Na przykład pojedynczy foton może zostać załamany przez soczewkę lub wykazywać interferencję fal ze sobą, ale także działać jak cząstka, dając określony wynik podczas pomiaru jego położenia.
Więc … może fotony tworzą światło i po prostu strzelają w przestrzeni jak fala, ale tak naprawdę nie jest to fala fizyczna (jak dźwięk lub fala wodna), to „zachowuje się jak jeden”?
Oto film z minutephysics: https://www.youtube.com/watch?v=Q_h4IoPJXZw
Film opowiada o dualności cząstek i fal elektronu. Tak więc pojedynczy elektron może działać jak fala, ale kiedy uderza w coś, uderza tylko w jedno miejsce. Czy to samo dotyczy fotonów?
Eksperyment myślowy : W próżni kosmicznej znajduje się ogromna pusta kula o promieniu 1 roku świetlnego. Wewnątrz znajduje się próżnia, a dokładnie pośrodku ze źródła punktowego emitowany jest błysk światła we wszystkich kierunkach. Rok później światło uderza w kulę we wszystkich miejscach naraz.
To 12,6 (lub 4 razy pi) lat świetlnych kwadratowych powierzchni do pokrycia! Jak może być wystarczająco dużo fotonów, aby trafić w każde miejsce wewnątrz powierzchni tej ogromnej kuli? Rozumiem, że bardzo mało światła padałoby tak daleko, ale nawet jeśli jest niezerowe, pada przynajmniej część światła.
A może zależy to od tego, jak duży był błysk? Może nie trafia w każde miejsce?
Jeśli światło naprawdę składa się z fotonów i działa jak fala, ale każdy foton uderza tylko w jedno miejsce, to wydaje mi się, że musi być nieskończona fotonów w tym rozbłysku światła, aby trafić w tak wiele miejsc wewnątrz kuli.
Ale to musi być niemożliwe, więc moje rozumowanie musi być błędne.
Komentarze
- ” Zachowywać się jak fala „? Cóż, jeśli wygląda jak kaczka i pływa jak kaczka i kwacze jak kaczka, to …
Odpowiedz
Cóż, powiedziałbym, że medium to pole elektromagnetyczne.
Nie rozumiem tego – jak coś może być dla siebie medium?
Światło to nie tylko pole elektromagnetyczne. Światło (tj. Fotony) to fala – zaburzenie lub perturbacja – w polu elektromagnetycznym. Podobnie jak w przypadku grawitacji, pola najwyraźniej przenikają przestrzeń. Nawet masywne cząstki (np.kwarki lub elektrony) można opisać (lub obejrzeć) jako fale w polach leżących poniżej.
Więc … może fotony tworzą światło, a one są po prostu strzelanie w kosmos jak fala, ale tak naprawdę nie jest to „fala fizyczna (jak fala dźwiękowa lub wodna)”, to tylko ” zachowywanie się jak jedna „?
To, co nazywasz „falą fizyczną”, jest wyłaniającą się właściwością ośrodka (np. powietrza, wody). W większości przypadków taka wyłaniająca się fala jest zasadniczo taka sama jak fala w polu. „Fale fizyczne” są często określane jako „ kwazicząstki ”, ponieważ tego podobieństwa. To, co uważamy za „cząstki” (np. elektrony), nie „po prostu” zachowuje się jak fale ”, one są również id = „3c62da4f64”>
fale, stąd „ dualność fala-cząsteczka ”.
Komentarze
- Tak więc w moich eksperymentach myślowych t, czy fotony uderzają w każdy punkt kuli? Jeśli tak, jak może być tak wiele fotonów? Czy fotony są jak cząstki w tym sensie, że kiedy ” trafiają ” sferę, z którą się zetkną w jednym miejscu?
- Powiedziałeś, że światło jest zaburzeniem ” w polu elektromagnetycznym ” – więc w próżni kosmicznej już istnieje pole elektromagnetyczne zanim światło przez nie przejdzie?
- @codefactor Pole jest w zasadzie zdefiniowane jako coś, co istnieje w każdym punkcie przestrzeni i czasu, możesz to znaleźć na Wikipedia .
- @MarkMitchison Dzięki za link do Wikipedii – więc pole jest wszędzie, a światło jest falą, w której to pole jest medium. Myślałem, że to światło BYŁO polem – więc nie ' nie miało sensu, że będzie to medium dla siebie. Ale wygląda na to, że światło jest tylko falą w tym już istniejącym polu.
- OK, teraz pojawia się kolejna rzecz – jeśli światło jest falą w ” polu elektrycznym ” co oznacza, że może istnieć więcej niż jedno pole … prawda? Czy jest to fala w ” polu elektromagnetycznym ” … i ' m mylę siebie.
Odpowiedź
Jak może świecić ( lub promieniowanie elektromagnetyczne) podróżują przez próżnię, gdy nie ma tam nic, co mogłoby działać jako medium, i czynić to na zawsze we wszystkich kierunkach? Na przykład światło pochodzące z gwiazdy odległej o miliony lat świetlnych.
Światło jest obserwowane jako poruszające się z prędkością v = c, zgodnie z drugi postulat szczególnej teorii względności . Ale zgodnie z zasadami szczególnej teorii względności światło nie podróżuje i dlatego żadne medium nie jest potrzebne:
Linia świata światła jest podobna do światła, a podobne do światła przedziały czasoprzestrzeni wynoszą zero (puste). Oznacza to, że pęd, który jest przenoszony przez oddziaływanie elektromagnetyczne od zdarzenia emisji do zdarzenia absorpcji, musi po prostu przekroczyć zerowy przedział, oba zdarzenia sąsiadują ze sobą w czasoprzestrzeni. Ale przekroczenie przedziału zerowego nie jest oczywiście podróżą.
Jednak interwałów czasoprzestrzeni nie można zaobserwować. To, co obserwujemy na diagramie czasoprzestrzeni naszego obserwatora, to fotony, które podróżują wzdłuż stożka świetlnego. Zerowy odstęp czasoprzestrzeni może odpowiadać na naszym diagramie odległości miliardów lat świetlnych, a ta podróżująca linia świata jest zwykłym produktem naszej obserwacji jest „wypełniony” falami elektromagnetycznymi. Fale elektromagnetyczne są obserwowalnymi świadkami niewidocznego zerowego przedziału czasoprzestrzeni.