-
Když se promítá paprsek světla (řekněme) z povrchu Země na povrch ve vesmíru. Podmínkou je, že do infinity jí nebude žádná překážka (cestuje pouze ve vakuu). Moje otázka je, jak daleko může ten paprsek světla zajít?
-
Také místo paprsku světla pokud uvažuji laserový paprsek se stejnými podmínkami, jak daleko může paprsek laserového paprsku?
Porovnejte obě situace.
A světlo (paprsek světla a paprsek laseru) se zastaví po ujetí určité vzdálenosti nebo nemá konec ?
Komentáře
- Nejsem si úplně jistý, proč ‚ existuje odměna. Odpověď iantresmana odpovídá na otázku docela dobře.
- Souhlasím s / @ HDE226868
- Možné duplikáty: physics.stackexchange.com / q / 18555/2451 , physics.stackexchange.com/q/105980/2451 a odkazy v něm uvedené.
- Je vaše první otázka v podstatě nepatrná varianta tohoto: Jaké procento světla z hvězdy umístěné ve středu vesmíru dosáhne přímo na okraj vesmíru?
- Po mé odpovědi včetně tato karikatura byla schválena, snížena, označena a odstraněna, rád bych ji s vámi sdílel jako komentář. Veselé Vánoce vám všem.
Odpověď
Teoreticky je foton (nebo paprsek fotonů) opravdu není rozdíl) může jít na nekonečnou vzdálenost a celou dobu cestovat rychlostí $ c $.
Protože fotony obsahují energii, $ E = h \ nu $, pak Úspora energie vyžaduje, aby byl foton zničen pouze interakcí (např. absorpcí v atomu). Neexistuje nic, co by mohlo foton jednoduše zastavit po určité vzdálenosti, lze jej zastavit pouze pomocí nějaká interakce.
Všimněte si, že některé světlo, které vidíme z velmi vzdálených galaxií, je několik miliard let staré a cestovalo mnoho yottameters , jak se sem dostat. Kdyby například nebyli pohlceni Hubblovým kosmickým dalekohledem , pokračovali by v cestě naší galaxií (dokud to nezastavilo něco jiného).
Komentáře
- Mimochodem to je ‚ tak fascinující myšlenka … Že všechny ty věci cestovaly tak dlouho čas dostat se k nám … (ne ‚ t začněte kazit tyto mýtické úvahy promluvami o absorpci a re emisi)
- Ano, ale jde o to, že ten, kterého vidíme, nemusel cestovat tak daleko: P
- Mohl by pachatel vysvětlit, co si myslí, že je špatně s mým příspěvkem?
Odpovědět
-
Foton bude cestovat „rychlostí“ světla “, dokud nebude blokováno. Z rychlosti a uplynulého času můžete vypočítat, jak daleko bude světlo cestovat.
-
Laserové světlo se skládá z více než jednoho fotonu „ve fázi“, který má přesně stejný vlastnost v tomto ohledu jako solitérní foton.
Komentáře
- Má světlo po určité vzdálenosti STOP?
- Pouze v případě, že interaguje s něčím jiným, tj. absorbuje se po zasažení atomu nebo jiné částice. V opačném případě není důvod, aby prostě zmizel.
- Neexistuje nejen důvod, proč prostě zmizet, ale dokonce to prostě nemůže zmizet, protože to by porušují zachování energie.
- Možná stojí za zmínku, že vesmír není vakuum, ale tenká plazma, která může interagovat s fotonem a bránit mu cestovat do nekonečna.
- @iantresman Uveďte, prosím, nebo poskytněte zdroj, který považuje prostor za tenkou plazmu. Vím o povaze stavu vakua ve stavu kvantové pěny, je to to, na co ‚ odkazujete? Celtschk – foton může zmizet, pokud tak učiní velmi krátce;)
Odpověď
Všimněte si, že to je správné, že foton může cestovat nekonečnou vzdálenost v nekonečném čase, ale nemůže nedosáhnout žádného požadovaného bodu ve vesmíru .
Je to způsobeno expanzí vesmíru, což také vede k tomu, že nemůžeme přijímat informace mimo pozorovatelný vesmír.
Komentáře
- Slyšel jsem to ‚ s názvem “ komunikační horizont „; článek na Wikipedii jej aktuálně nazývá budoucím horizontem .
- Pravděpodobně existuje několik možností, jak jej nazvat; Jsem nepůvodní, takže ‚ nevím jistě
odpověď
Jeden malý doplněk k ostatním odpovědím: I když je skutečně pravda, že světlo se nikdy nezastaví, pokud na nic nenarazí, bude však červeně posunuto, a tím méně energetické, v důsledku rozpínání vesmíru. Kosmické mikrovlnné pozadí se například skládá z fotonů, které byly emitovány zpět, když se vytvořily atomy. Tehdy však byla teplota vesmíru asi 3000 $, asi teplota tání železa), zatímco dnes má kosmické mikrovlnné pozadí teplotu pouhých 2,7 $, takže fotony, které vidíme v CMB, putovaly více než 13 miliard let bez mizení, ale frekvence se posunula od viditelné světlo dolů k mikrovlnám.
Komentáře
- Znamená to, že jednotlivé fotony ztrácejí energii? Nebo je to spíše klesající počet fotonů, které nás, což vede k méně energetickému záření?
- @Aziraphale jednotlivé fotony ztrácejí energii (viz mnoho souvisejících otázek / odpovědí na tomto webu o tom, jak to souvisí společně s úsporou energie atd.)
- Fotony neztrácejí energii nebo ‚ zčervenají ‚. V klidovém rámci byly emitovány, stále mají svou původní energii. Pokud měříme jejich absorpci v jiném klidovém rámci (např. ‚ viděním ‚), budeme je vnímat jako červeně posunuté.
- @Julian: Matete dvě věci: Červený posun kvůli relativnímu pohybu je něco jiného než červený posun kvůli vesmírné expanzi. I proto může na kosmickém horizontu “ relativní rychlost “ hmotných objektů dosáhnout rychlosti světla bez narušení relativity: Je ‚ s není relativní rychlost mezi objekty ve speciálním relativistickém smyslu, ale expanze samotného prostoru.
- @celtschk – zajímavé. ‚ si nemyslím, že červený posun expanze je opravdu odlišný od normálního červeného posunu. Myslím, že foton má stále svou původní vlnovou délku, hybnost a energii ‚ pokud jde o ‚. Pokud by však foton byl emitován protonem, který nemá hybnost, pak by tento proton ‚ viděl ‚ posun červené expanze. Můj původní rám odpočinku tedy již ‚ opravdu neexistuje.
Odpovědět
Za předpokladu, že neexistuje nic, s čím by foton mohl interagovat (tj. díváme se na něj ve vakuu), bude střední volná cesta nekonečná; to znamená, že bude navždy cestovat daným směrem. Neexistuje nic, co by zastavilo cestu fotonu. Z tohoto důvodu to půjde libovolně daleko. Ať už máte jediný foton nebo laser, odpověď se nezmění.
Skutečnost, že fotonové čáry nikdy neskončí, se projevuje v dalším relevantním faktu. Pokud se podíváte na intenzitu světla $ I $ na kouli o poloměru $ r $ od bodového zdroje intenzita klesá jako $ 1 / r ^ 2 $. Přesněji řečeno, pokud $ P $ je síla tohoto zdroje, pak $ I (r) = \ frac { P} {4 \ pi r ^ 2}. $ $ 4 \ pi r ^ 2 $ ve jmenovateli je pouze povrch koule.
Možná si myslíte, že je to relativně triviální, ale ve skutečnosti , je to vlastně docela hluboká skutečnost. Z prací 20. století víme, že existují částice podobné fotonům, ale s určitými rozdíly. Jedním z nich je $ Z $ -boson. Na rozdíl od nehmotného fotonu je boson $ Z $ obrovský. Jeho hmotnost je kolem 91 $ GeV / c ^ 2 $, což je asi 97krát větší hmotnost než proton. Pokud jste provedli odpovídající analýzu pro $ Z $ -bosony, zjistíte, že se rozpadají a délka úpadku je řádově 10 $ {{18} m $. Boson $ Z $ bude v průměru cestovat pouze kolem to daleko ve vakuu. To vede k jiné funkční formě pro výše uvedenou intenzitu, která bude mít exponenciální tlumení. Ve skutečnosti je tato hmotnost v podstatě ekvivalentní studiu fotonů v médiu, které poskytuje rozptyl (např. uvnitř supravodiče).
Skutečnost, že foton netrpí stejným osudem, je ve skutečnosti důsledkem jeho bezhmotnosti. Existuje mnoho možných mezí hmoty fotonů. Samozřejmě jen skutečnost, že vidíme fotony z velmi velkých vzdáleností, poskytuje (poměrně silnou) horní hranici fotonové hmoty, i když je to možná trochu klamné, protože existují určité neobvyklé modely, které se této silné vazbě vyhýbají.Nejrobustnější meze nezávislé na modelu, které doposud máme, jsou přibližně $ 10 ^ {- 14} eV / c ^ 2 $, tedy o faktor přibližně $ 10 ^ {23} $ nižší než protonová hmota.
Odpověď
Paprsek světla nebo laserový paprsek se nezastaví, dokud nedosáhne překážky.
Pokud existuje žádná překážka, světlo NIKDY nezastaví. Nemá to žádný konec.
Odpovědět
Ať už jde o paprsek nebo paprsek světla, fotony budou cestovat dál, dokud nebudou absorbovány. Fotony se nemohou „zastavit, protože cestují konstantní rychlostí, rychlostí světla, tj. Nemohou zrychlovat ani zpomalovat. Jejich vlnové délky se však v průběhu času mění díky expanzi vesmíru, tj. Jejich vlnové délky se zvětšují a ztrácejí energii jako takovou, protože $ E _ {\ gamma} $ a $ \ lambda $ jsou nepřímo úměrné,
$ E _ {\ gamma} = \ frac {hc} {\ lambda} $.
Odpověď
„paprsek světla „musí být respektováno jako„ foton “, protože zde mluvíme o fyzice.
V tomto případě není rozdíl mezi jediným fotonem a laserovým paprskem. Každý foton bude pokračovat ve svém pohybu, dokud se nezastaví, každý jednotlivý foton je „nerozeznatelný“ od ostatních (v tom smyslu, že se nijak neliší od sebe). Fotony laserového paprsku jsou pouze na stejné energetické úrovni a pohybují se stejným směrem (za předpokladu dokonalého laseru), ale to nemá pro otázku žádný význam.
Foton lze zastavit pouze interakcí s ním s dostatkem energie. Pokud má interakce nižší energii nebo jde o gravitační pole, bude se foton odchýlit, ale bude pokračovat v pohybu.
A dělá světlo (paprsek světla a paprsek laseru) se zastaví po ujetí určité vzdálenosti nebo to nemá konec?
Myslím, že chcete vědět, jestli foton může cestovat mimo vesmír . Pokud foton dosáhne limitu vesmíru, bude pokračovat ve svém cestování a rozšiřuje samotný vesmír!
Odpověď
Newton „s první zákon uvádí, že částice bude mít konstantní rychlost, pokud na ni nepůsobí vnější síla. Foton nemá žádnou hmotu, nicméně první zákon stále platí v případě světla.
- Když se paprsek světla promítá (řekněme) z povrchu Země na povrch ve vesmíru. Podmínkou je, že mu nebude bráněno, dokud nekonečno (cestuje pouze ve vakuu). Moje otázka je, jak daleko může ten paprsek světla zajít?
$$ x = vt $$
V tomto případě $ c = v $, kde $ c $ je rychlost světla ve vakuu (konstanta) a $ t $ se zdá $ \ rightarrow \ infty $ sekund na základě informací uvedených ve vaší otázce.
Vzdálenost, kterou světlo projde, závisí na době, po kterou cestuje, protože $ c $ je konstanta ve vakuu, z čehož vyplývá:
$$ x \ rightarrow \ infty $$
- Také místo paprsek světla, pokud vezmu v úvahu laserový paprsek se stejnými podmínkami, jak daleko může laserový paprsek zajít?
Stejné jako u 1.
Porovnejte obě situace.
Jedním z nich je paprsek světla cestující nekonečně v vakuum a druhým je několik paprsků koherentního světla cestujících nekonečně ve vakuu.
Odpověď
Vzdálenost, kterou může částice urazit je částečně dána svou hmotností.
Pokud má částice hmotnost menší než něco jako 7 eV, pak by mohla přejít vesmírem bez útlumu.
Komentáře
- Chcete podrobně rozpracovat, jak jste dospěli k tomuto závěru?
- co je “ překračování “ vesmíru?
- A jak “ utlumíte “ částici?