Sei que há muitas perguntas semelhantes (talvez idênticas?). Não sou físico nem estudante – estou apenas interessado em física e tenho assistido a muitos canais de física no youtube recentemente em meu tempo livre.
Aqui está uma pergunta (quase) idêntica: Por que não ‘ as ondas eletromagnéticas exigem um meio?
Aqui está uma resposta a esta pergunta:
Bem, eu diria que o campo eletromagnético é o meio.
Eu não “não entendo isso – como algo pode ser o meio por si mesmo?
As respostas a essas perguntas eu realmente não acho que abordem os pontos específicos de confusão que estou tendo – então vou tentar perguntar o questionar um pouco diferente
Como a luz (ou radiação eletromagnética) pode viajar através do vácuo quando não há nada lá para atuar como um meio, e fazer isso para sempre em todas as direções? Por exemplo, a luz que vem de uma estrela a milhões de anos-luz de distância.
Com água, por exemplo, é fácil para mim ver como uma onda pode se dispersar pela superfície em todas as direções e viajar por tanto tempo porque a energia da onda não se dissipa. As moléculas da água atuam como o meio e estão oscilando e empurrando todas as moléculas vizinhas, causando um efeito dominó para fora.
Mas o que a luz está fazendo?
Um pensamento que eu tive é, se a luz é feita de algo, então ela apenas se move para fora do ponto de origem em qualquer direção para a qual a luz estava se dirigindo. .
Aqui está o primeiro parágrafo da Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Photon
Um fóton é uma partícula elementar, o quantum da luz e todas as outras formas de radiação eletromagnética e o portador de força para a força eletromagnética, mesmo quando estática por fótons virtuais. desta força são fáceis fisicamente observável tanto no nível microscópico quanto macroscópico, porque o fóton não tem massa em repouso; isso permite interações em longas distâncias. Como todas as partículas elementares, os fótons são atualmente mais bem explicados pela mecânica quântica e exibem dualidade onda-partícula, exibindo propriedades tanto de ondas quanto de partículas. Por exemplo, um único fóton pode ser refratado por uma lente ou exibir interferência de onda consigo mesmo, mas também atuar como uma partícula dando um resultado definitivo quando sua posição é medida.
Então … talvez os fótons façam luz e estejam apenas disparando pelo espaço como uma onda, mas não é realmente uma onda física (como um som ou uma onda de água) “está apenas” agindo como um “?
Aqui está um vídeo da minutefísica: https://www.youtube.com/watch?v=Q_h4IoPJXZw
O vídeo fala sobre a dualidade partícula-onda de um elétron. Portanto, um único elétron pode atuar como uma onda, mas quando atinge algo, atinge apenas um lugar. É o mesmo para fótons?
Experimento de pensamento : Lá fora, no vácuo do espaço, há um enorme esfera oca de 1 ano-luz de raio. Dentro há apenas vácuo e, exatamente no centro, um flash de luz é emitido em todas as direções de uma fonte pontual. 1 ano depois, a luz atinge a esfera em todos os lugares ao mesmo tempo.
Isso é 12,6 (ou 4 vezes pi) anos-luz ao quadrado da área da superfície a cobrir! Como pode haver fótons suficientes para atingir todos os pontos dentro da área da superfície desta enorme esfera? Eu entendo que muito pouca luz atingiria tão longe, mas mesmo se diferente de zero, pelo menos alguma luz está atingindo.
Ou talvez isso dependa do tamanho do foi? Talvez não atinja todos os pontos?
Se a luz realmente é feita de fótons e age como uma onda, mas cada fóton atinge apenas um lugar, então me parece que deve haver uma quantidade infinita de fótons naquele flash de luz para atingir tantos lugares dentro da esfera.
Mas isso deve ser impossível, então deve haver uma falha em meu raciocínio.
Comentários
- ” Agir como uma onda “? Bem, se parece um pato e nada como um pato e grasna como um pato, então …
Resposta
Bem, eu diria que o campo eletromagnético é o meio.
Eu não entendo isso – Como algo pode ser o meio por si mesmo?
A luz não é apenas um campo eletromagnetico. Luz (ou seja, fótons) é uma onda — uma perturbação ou perturbação — em um campo eletromagnético. Assim como para a gravidade, os campos aparentemente permeiam o espaço. Mesmo partículas massivas (por exemploquarks ou elétrons) podem ser descritos (ou vistos) como ondas em campos subjacentes.
Então … talvez fótons façam luz, e eles são apenas disparando através do espaço como uma onda, mas realmente não é “uma onda física (como um som ou uma onda de água), é apenas ” agindo como uma “?
O que você está chamando de “onda física” é uma propriedade emergente de um meio subjacente (por exemplo, ar, água). Na maioria das vezes, essa onda emergente é basicamente igual a uma onda em um campo. As “ondas físicas” costumam ser chamadas de “ quasipartículas “, porque dessa semelhança. O que pensamos como “partículas” (por exemplo, elétrons) não “se comportam apenas como ondas”, elas também são ondas, daí a “ dualidade onda-partícula “.
Comentários
- Então, em meu experimento de pensamento t, os fótons atingem todos os pontos da esfera? Se sim, como pode haver tantos fótons? Os fótons são como uma partícula quando ” atinge ” a esfera, ele fará contato em um lugar?
- Você disse que a luz é uma perturbação ” em um campo eletromagnético ” – então, no vácuo do espaço, já existe um campo eletromagnético antes de a luz passar por ele?
- @codefactor Um campo é basicamente definido como algo que existe em cada ponto no espaço e no tempo, você pode encontrar isso em Wikipedia .
- @MarkMitchison Obrigado pelo link da Wikipedia – então o campo está em toda parte e a luz é uma onda na qual o campo é o meio. Achei que a luz ERA o campo – portanto, não ‘ fazia sentido que fosse o meio por si só. Mas parece que a luz é apenas a onda neste campo já existente.
- Ok, agora isso traz outra coisa – se a luz é uma onda em ” um campo eletromagnético ” que implica que pode haver mais de um campo … está certo? Ou é uma onda em ” o campo eléticomagnético ” … i ‘ m me confundindo.
Resposta
Como pode a luz ( ou radiação eletromagnética) viajam através do vácuo quando não há nada lá para atuar como um meio, e fazem isso para sempre em todas as direções? Por exemplo, a luz que vem de uma estrela a milhões de anos-luz de distância.
Observa-se que a luz está viajando à velocidade v = c, de acordo com segundo postulado da relatividade especial . Mas de acordo com os princípios da relatividade especial, a luz não está viajando, e é por isso que nenhum meio é necessário:
A linha de mundo da luz é semelhante à luz e os intervalos de espaço-tempo semelhantes à luz são zero (vazio). Isso significa que o momento que é transmitido pela interação eletromagnética do evento de emissão para o evento de absorção deve apenas cruzar um intervalo zero, ambos os eventos são adjacentes no espaço-tempo. Mas cruzar um intervalo zero obviamente não é uma viagem.
No entanto, os intervalos de espaço-tempo não podem ser observados. O que observamos no diagrama de espaço-tempo de nosso observador são fótons que estão viajando ao longo do cone de luz. Um intervalo de espaço-tempo zero pode corresponder em nosso diagrama a uma distância de bilhões de anos-luz, e esta linha de mundo viajada que é um mero produto de nossa observação é “preenchido” por ondas eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas são as testemunhas observáveis do intervalo de espaço-tempo zero invisível.