Știu că există multe întrebări similare (poate identice?). Nu sunt fizician și nici student – sunt doar interesat de fizică și m-am uitat recent la multe canale de fizică pe YouTube în timpul liber.
Iată o întrebare (aproape) identică: De ce nu ‘ t unde electromagnetice necesită un mediu?
Iată un răspuns la această întrebare:
Ei bine, aș spune că câmpul electromagnetic este mediul.
Nu „Nu înțeleg acest lucru – Cum poate ceva să fie mijlocul pentru sine?
Răspunsurile la aceste întrebări nu cred că abordează punctele specifice de confuzie pe care le am – așa că voi încerca să întreb întrebare puțin diferită
Cum poate călători lumina (sau radiația electromagnetică) printr-un vid atunci când nu există nimic care să acționeze ca un mediu și să facă acest lucru pentru totdeauna în toate direcțiile? De exemplu, lumina care vine de la o stea la milioane de ani lumină distanță.
Cu apă, de exemplu, îmi este ușor să văd cum o undă se poate dispersa pe suprafață în toate direcțiile și se poate deplasa cât mai mult timp deoarece energia din undă nu se risipește. Moleculele din apă acționează ca mediu și oscilează și împing toate moleculele învecinate provocând un efect domino spre exterior.
Dar ce face lumina?
Unul dintre gândurile pe care l-am avut este că, dacă lumina este făcută din ceva, atunci se deplasează doar spre exterior din punctul de origine în orice direcție a fost îndreptată lumina.
Ceea ce mă conduce la fotoni .. .
Iată primul paragraf din Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Photon
Un foton este o particulă elementară, cuantumul luminii și toate celelalte forme de radiație electromagnetică și purtătorul forței pentru forța electromagnetică, chiar și atunci când este static prin intermediul fotonilor virtuali. de această forță sunt eas sunt observabile atât la nivel microscopic, cât și macroscopic, deoarece fotonul nu are masă de repaus; acest lucru permite interacțiuni la distanțe mari. La fel ca toate particulele elementare, fotonii sunt în prezent cel mai bine explicați prin mecanica cuantică și prezintă dualitate undă-particulă, prezentând proprietăți atât ale undelor, cât și ale particulelor. De exemplu, un singur foton poate fi refractat de o lentilă sau poate prezenta o interferență de undă cu el însuși, dar poate acționa și ca o particulă care dă un rezultat definit atunci când se măsoară poziția sa.
Deci … poate că fotonii alcătuiesc lumină și doar trag prin spațiu ca o undă, dar nu este într-adevăr o undă fizică (cum ar fi o undă sonoră sau de apă), „s„ acționează ca unul ”?
Iată un videoclip din minutefizică: https://www.youtube.com/watch?v=Q_h4IoPJXZw
Videoclipul vorbește despre dualitatea undă-particulă a unui electron. Deci, un singur electron poate acționa ca o undă, dar atunci când lovește ceva atinge un singur loc. Este același lucru pentru fotoni?
Experiment de gândire : În vidul spațiului există un imensă sferă goală cu 1 an lumină pe rază. În interior este doar vid, iar în centrul exact se emite un fulger de lumină în toate direcțiile de la o sursă punctuală. 1 an mai târziu, lumina lovește sfera în toate locurile simultan.
Acești 12,6 (sau de 4 ori pi) ani-lumină pătrat din suprafață pentru a acoperi! Cum pot fi suficienți fotoni pentru a atinge fiecare punct? în interiorul suprafeței acestei uriașe sfere? Înțeleg că foarte puțină lumină ar atinge atât de departe, dar chiar dacă este zero, cel puțin o lumină lovește.
Sau poate depinde de cât de mare este blițul a fost? Poate că nu atinge fiecare punct?
Dacă lumina este într-adevăr făcută din fotoni și acționează ca o undă, dar fiecare foton atinge un singur loc, atunci mi se pare că trebuie să existe o cantitate infinită de fotoni în acel fulger de lumină pentru a atinge atâtea locuri din sfera.
Dar acest lucru trebuie să fie imposibil, deci trebuie să existe o eroare în raționamentul meu.
Comentarii
- ” Acționează ca o undă „? Ei bine, dacă arată ca o rață și înoată ca o rață și șarlatanți ca o rață, atunci …
Răspunde
Ei bine, aș spune că câmpul electromagnetic este mediul.
Nu înțeleg acest lucru – Cum poate ceva să fie mijlocul pentru sine?
Lumina nu este doar o câmp electromagnetic. Lumina (adică fotonii) este o undă — o perturbare sau perturbare — în un câmp electromagnetic. La fel ca și pentru gravitație, câmpurile pătrund aparent în spațiu. Chiar și particulele masive (de ex.cuarcii sau electronii) pot fi descriși (sau vizualizați) ca unde în câmpurile subiacente.
Deci … poate că fotonii formează lumină și sunt doar filmând prin spațiu ca o undă, dar nu este într-adevăr o „undă fizică (cum ar fi o undă sonoră sau de apă), este doar ” acționând ca una „?
Ceea ce numiți „undă fizică” este o proprietate emergentă a unui mediu subiacent (de exemplu, aer, apă). În cea mai mare parte, o astfel de undă emergentă este practic aceeași cu o undă dintr-un câmp. „Undele fizice” sunt adesea denumite „ cvasiparticule ”, deoarece Această similitudine. Ceea ce credem că sunt „particule” (de exemplu, electroni) nu se „comportă doar„ ca „unde”, ele sunt, de asemenea, unde, de unde și „ dualitatea undă-particulă „.
Comentarii
- Deci, în experimentul meu de gândire t, fotonii lovesc fiecare punct al sferei? Dacă da, cum pot fi atât de mulți fotoni? Sunt fotonii ca o particulă atunci când ” lovește ” sfera pe care o va contacta într-un singur loc?
- Ați spus că lumina este o perturbare ” într-un câmp electromagnetic ” – deci în vidul spațiului există deja un câmp electromagnetic acolo înainte ca lumina să treacă prin el?
- @codefactor Un câmp este practic definit ca ceva care există în fiecare punct al spațiului și al timpului, puteți găsi acest lucru pe Wikipedia .
- @MarkMitchison Vă mulțumim pentru linkul Wikipedia – deci câmpul este peste tot și lumina este o undă în care câmpul este mediul. Am crezut că lumina ERA câmpul – deci nu a avut sens ‘ că ar fi mijlocul pentru sine. Dar se pare că lumina este doar valul din acest câmp deja existent.
- Ok, acum apare un alt lucru – dacă lumina este o undă din ” un câmp electricmagnetic ” care implică că pot exista mai multe câmpuri … nu-i așa? Sau este o undă în ” câmpul electromagnetic ” … i ‘ m confuzându-mă.
Răspuns
Cum poate lumina ( sau radiații electromagnetice) călătoresc printr-un vid atunci când nu există nimic care să acționeze ca un mediu și să o facă pentru totdeauna în toate direcțiile? De exemplu, lumina care vine de la o stea la milioane de ani lumină distanță.
Lumina este observată călătorind cu viteza v = c, conform al doilea postulat al relativității speciale . Dar conform principiilor relativității speciale, lumina nu călătorește și de aceea nu este nevoie de niciun mediu:
Linia luminoasă a luminii este asemănătoare luminii, iar intervalele spațiu-timp asemănătoare luminii sunt zero (goale). Asta înseamnă că impulsul care este transmis prin interacțiunea electromagnetică de la evenimentul de emisie la evenimentul de absorbție trebuie să traverseze doar un interval zero, ambele evenimente sunt adiacente în spațiu-timp. Dar traversarea unui interval zero nu este evident o deplasare.
Cu toate acestea, intervalele spațiu-timp nu pot fi observate. Ceea ce observăm în diagrama spațiu-timp a observatorului nostru sunt fotoni care călătoresc de-a lungul conului de lumină. Un interval zero-spațiu-timp poate corespunde în diagrama noastră la o distanță de miliarde de ani lumină, iar această linie mondială călătorită, care este un simplu produs al observației noastre este „umplută” de unde electromagnetice. Undele electromagnetice sunt martorii observabili ai intervalului invizibil zero spațiu-timp.