For at være tydelig her, stammer mit spørgsmål fra at studere elektromagnetisk induktion og polarisering og fotoelektrisk effekt. Herfra har jeg fået den viden, at oprettelse af et foton involverer:
- Elektromagnetisk induktion – Det faktum, at et tidsvarierende rumligt magnetfelt, der skaber et lukket kredsløb elektrisk felt [Super forvirrende om, hvorfor universet gør det]
- Polarisering – I bøgerne viser de, at lyset oscillerer elektriske feltvektorer og magnetfeltvektorer
- Fotoelektrisk effekt – Skabelse af lys har noget at gøre med en elektron, der vender tilbage til en lavere energitilstand, siger ikke, at det er den eneste måde .
Så hvordan bliver lys produceret? Jeg søger en dybtgående forklaring.
Noget sammenhæng
Spørgsmålet opstod, da jeg talte til min ven om en hypotese af mig, hvor jeg sagde, at hvis Jeg frigav en foton fra, sig en fakkel. Jeg kunne under en eller anden kendt fejlmargen sige ved det øjeblikkeligt fotonet var oprettet, men i henhold til hvad jeg har hørt flere gange, stopper tiden ved lyshastighed. Så enhver foton ved “c” ville dybest set aldrig have oplevet noget tidspunkt. Fra fotonets perspektiv kan dets fødsel ikke defineres. Vi ser ud til at nå et paradoks her, hvis jeg observerer et tidspunkt, hvor fotonet blev skabt, men fotonet har ingen forestilling om tid , den har ingen forestilling om en begyndelse eller en slutning. Derefter forsøgte jeg at udvide hypotesebegrebet for at sige, at måske i en lignende forstand, universet har ikke begrebet begyndelse eller slutning. Når vi oplever det perspektiv, kan vi ikke bestemme dets fødselstid ved hjælp af vores matematik, som er blevet kultiveret i hele dette univers, og vi ved også, at matematik ikke bryder sammen, når vi prøver at løse ligninger for t = 0-tiden for Big Bang. BEMÆRK: Denne tale var bare for at have det sjovt, jeg kan bare lide fysik og kan godt lide at tale om universet, men jeg forstår at jeg måske bare har irriteret nogen ved at ignorere et dusin af love og sætninger, som jeg endnu ikke har fundet ud af. BEKLÆDER!
Jeg forventer en noget dum ned forklaring, nu don “bliver ikke for båret af det. Jeg er en gymnasieelever, men jeg elsker lidt teknisk mumbo-jumbo, men jeg beder bare om at huske på, at jeg er i gymnasiet. Eksempel:
Sig, at vi har en ligning: x 3 + x 2 -x + 44 = 0 I stedet for at sige grad af ligning er 3 måske sige den højeste effekt i ligningen er 3 .
Svar
Du vandrer rundt i teksten til spørgsmålene, så jeg vil bare adressere titlen, som muligvis tiltrækker en google-søgning.
Hvordan produceres lys?
Den underliggende ramme for naturen, som alle klassiske teorier kommer fra, er kvantemekanisk, baseret på særlig relativitet og i store afstande Generel relativitet, selvom tyngdekraften endnu ikke er blevet endeligt kvantificeret (kun effektive teorier findes).
Lys er et klassisk fysikbegreb, det er matematisk smukt beskrevet af Maxwells ligninger, og det stammer fra ændringer i elektriske eller magnetiske felter.
Fotoner er elementære partikler i standardmodel for partikler , og klassisk lys kommer fra en sammenløbning af utallige fotoner. Den elektromagnetiske stråling (lys) kommer ud fra en superposition af fotoner kan vises matematisk for dem, der er interesserede i kvanteelektrodynamik.
For at forstå hvordan lys produceres, skal man forstå de underliggende kvantemekaniske processer, som er mange.
Den ene er i overgange fra ophidsede energiniveauer af atomare eller molekylærbundne tilstande til et lavere energiniveau, når der er en emission af et foton. Excitationsenergien til at begynde med kan være enkelt andre fotoner eller til energi leveret af temperaturen på en ledning, for eksempel hvor halen på sort bo dy-stråling kan have synlige frekvenser. Dette er lyset, der kommer fra glødelamper, hvor ledningens temperatur øges med den påførte spænding til glødepunktet.
Et kontinuerligt spektrum af fotoner leveres af solens plasma, hvor en stor del af t den sorte kropsstråling på grund af bevægelse af elektroner og ioner genererer fotoner i det synlige område. Disse inkluderer comptonspredning, dvs. spredning af en foton på en ladet partikel og ind i den synlige del af spektret.
En brand har en kombination af energiniveauændringsfotoner med plasma fremkalder fotoner osv.
Den måde, hvorpå disse fotoner byggede op en efter en det lys, som vi ser med vores øjne, er ikke en sammenfatning, som en sammenlægning af mursten udgør en mur. Det er en superposition af kvantemekaniske bølgefunktioner af fotoner
som bygger op klassisk elektromagnetisk felt med dets elektriske og magnetiske feltegenskaber. Den komplekse konjugerede firkant af de overlejrede fotonbølgefunktioner giver sandsynligheden for, at en foton interagerer ved (x, y, z, t) inklusive i nethinden i dit øje for at give indtryk af “lys”.
To tackle en misforståelse, siger du:
Vi ser ud til at nå et paradoks her, hvis jeg observerer et tidspunkt, hvor fotonet blev skabt, men fotonet har ingen begrebet tid, det har ingen forestilling om en begyndelse eller en slutning
Fotonen har ingen hjerne, der kan indeholde forestillinger. Det er altid matematisk muligt at definere koordinatransformationer, men man er nødt til at holde konsistens, ikke blande koordinatsystemer, da du laver introduktion af dine observationer i dit koordinatsystem (i ro) observerer en foton, der har en begyndelse og en slutning, med en ramme, der går med fotonhastigheden c, hvor der på grund af formen af Lorenz-transformationerne ikke er nogen mening i afstand eller tidsintervaller på grund af uendelighed introduceret ved at omdanne til et sådant koordinatsystem. Jeg vil kopiere dette svar:
Når vi kører med lysets hastighed eller meget hurtigt tæt på lyset er der intet nyttigt at tale mere om afstand og tid, og derfor er der heller ikke noget nyttigt at knytte nogen hvilestel til det, fordi de stort set ikke (afstand og tid) ikke eksisterer mere. De er nul og ikke nyttige.
Kommentarer
- Bare for at rydde op indeholder den kvantemekaniske komplekse bølgefunktion, du har vist, indeholder 2 andre funktioner E < sub > T < / sub > og B < sub > T < / sub > som er udtrykt i r-vektor og t. Det repræsenterer tidsvarierende elektriske og magnetiske felter, ikke?
- Plus, de specielle relativitetsting, du i sidste ende nævnte, ryddede op, hvorfor jeg tager fejl, men Jeez! Jeg har meget at studere i de kommende år.
- Ja, den komplekse funktion har et gennemsnit E og et gennemsnit B som en funktion af de fire vectro (r, t), og det er derfor E og B vises, når mange fotoner er overlejret, og det komplekse konjugerede kvadrat af den samlede bølgefunktion tages.
Svar
Jeg vil forsøge at besvare hovedspørgsmålet.
Hvad er lys
Klassisk betragtes lys som en elektromagnetisk bølge, hvilket betyder at det har en elektrisk og en magnetisk komponent. Hver komponent er vinkelret på den anden og i retning af udbredelse (af lys), som du kan se her !
Kvantemekanisk natur af lys
Det er vigtigt at forstå, at et nøglefunktion ved kvantemekanik er kvantisering. Energi kvantiseres, den har en diskret natur, den er ikke kontinuerlig. Kvanta af det elektromagnetiske felt er foton. I et kvantesystem (fx et atom) kvantiseres energiniveauerne også. Et atom kan ikke have nogen energi, det kan kun have en bestemt mængde energi. Se på dette ! Lad os nu tage to energiniveauer af et atom, $ | 1 > $ og $ | 2 > $. Dette første energiniveau har tilknyttet en lavere energitilstand, lad os kalde det $ E_ {1} $, og den anden har en højere energitilstand, $ E_ {2} $. Lad os sige, at atomet er først i $ | 1 > $ -tilstand, nu betyder det at excitere atomet at tvinge overgangen fra $ | 1 > $ til $ | 2 > $. Til dette har vi givet atomet en mængde energi svarende til forskellen mellem de to tilstande ($ E_ {2} -E_ {1} $). Fordi nu atomet har en højere energitilstand, vil det i sidste ende gå tilbage til det lavere, fordi hvert fysiske system har en tendens til den lavest mulige energitilstand. I denne de-excitation frigiver atomen den ekstra energi som en foton af lys (hvis overgangen er strålende). Fotonens energi gives af forskellen mellem de to energiniveauer, som du kan se her . $$ h \ nu = E_ {2} -E_ {1} $$ En ophidset kerne udsender også lys som gammastråling. En anden måde at producere lys er ved at udslette stof med antimateriale.For eksempel, hvis en elektron møder en positron, vil de danne et ustabilt system kaldet positronium, og så vil de til sidst tilintetgøre udsendende to gammafotoner. Også hvis ladede partikler accelereres, udsender de elektromagnetisk stråling. Især når den ladede partikel bremses, kaldes den udsendte stråling Bremsstrahlung-stråling . Mere om dette her og her .
Rediger
Elektriske og magnetiske felter er virkelig to aspekter af det samme. Et magnetfelt set fra en inerti-referenceramme kan ses som en kombination af elektriske og magnetiske felter fra en anden inerti-referenceramme. Du kan foretage denne transformation fra en inerti-ramme til en anden ved hjælp af Lorentz-transformation .
Polarisationen af lys er en egenskab, der fortæller dig, hvordan feltkomponenter svinger. Dette billede hjælper dig muligvis med at visualisere det.
Den fotoelektriske effekt opstår, når tilstrækkeligt energiske fotoner rammer et materiale. Effekten består i emission af elektroner fra materialet. Hvad der sker, når en fotoelektron udsendes, er, at den absorberer al fotonets energi og undslipper fra atomet. Fotoelektronens kinetiske energi er givet ved forskellen mellem fotonens energi og det arbejde, der skulle udføres for at fjerne fotoelektronen fra atomet: $$ K = h \ nu- \ phi $$
Kommentarer
- @annaV har allerede tacklet kernen i spørgsmålet (The Complex Quantum Wave Function), men du har kun givet et indblik i de begreber, der er nævnt i spørgsmål, der stadig kan være nyttigt for andre.
- Jeg vil foreslå, at du rent faktisk indsætter billederne i dit indlæg og giver et resumé af det vigtigste punkt, du forsøger at formidle, i et blok citat, når du giver et link til eksterne websteder. Links har en tendens til at udløbe og blive forældede, så en hurtig oversigt, mens du giver en, vil både give læsningen et indblik i, hvad dit punkt er, og også sikre dit punkt, hvis linket udløber.