1. Cuando se proyecta un rayo de luz, (digamos) desde la superficie de la Tierra hacia afuera en el espacio. La condición es que no haya ninguna obstrucción hasta el infinity (viaja solo en vacío). Mi pregunta es que ¿hasta dónde puede llegar ese rayo de luz?

  2. Además, en lugar de un rayo de luz, si considero un haz de láser con las mismas condiciones, entonces, ¿qué tan lejos puede haz de láser ir?

    Compara ambas situaciones.

    Y la luz (rayo de luz y rayo de láser) se detiene después de viajar una cierta distancia o no tiene end ?

Comentarios

  • No estoy seguro de por qué hay ‘ una recompensa. La respuesta de iantresman responde a la pregunta bastante bien.
  • Estoy de acuerdo con @ HDE226868
  • Posibles duplicados: physics.stackexchange.com / q / 18555/2451 , physics.stackexchange.com/q/105980/2451 y sus enlaces.
  • Es tu primera pregunta es esencialmente una ligera variante de esto: ¿Qué porcentaje de luz de una estrella situada en el centro del universo alcanza directamente el borde del universo?
  • Después de mi respuesta, incluido esta caricatura ha sido votada a favor, en contra, marcada y eliminada, me gustaría compartir esto con ustedes como comentario. Feliz Navidad a todos ustedes.

Respuesta

Teóricamente, el fotón (o el haz de fotones, realmente no es una diferencia) puede recorrer una distancia infinita, viajando todo el tiempo a una velocidad $ c $.

Dado que los fotones contienen energía, $ E = h \ nu $, entonces conservación de energía requiere que el fotón solo se destruya a través de la interacción (por ejemplo, la absorción en un átomo). No hay nada que pueda hacer que el fotón simplemente se detenga después de cierta distancia, solo se puede detener mediante una interacción de algún tipo.

Tenga en cuenta que parte de la luz que estamos viendo de galaxias muy distantes tiene algunos miles de millones de años y viajó muchos yottametros para llegar aquí. Si no hubieran sido absorbidos por el telescopio espacial Hubble , por ejemplo , habrían continuado su camino a través de nuestra galaxia (hasta que algo más lo detuviera).

Comentarios

  • Que ‘ es un pensamiento tan fascinante, por cierto … Que todas esas cosas viajaron durante tal Es hora de llegar a nosotros … (no ‘ ni siquiera empieces a estropear estas míticas reflexiones hablando de absorción y re emisión)
  • Sí, pero el punto es que entonces el que vemos puede no haber viajado todo ese lejos: P
  • ¿Podría el votante negativo explicar lo que piensa que es mal con mi publicación?

Responder

  1. Un fotón viajará «a la velocidad de luz «hasta que se obstruya. A partir de la velocidad y el tiempo transcurrido, puede calcular qué tan lejos viajará la luz.

  2. La luz láser consta de más de un fotón «en fase», que tiene exactamente el mismo propiedad a este respecto, como un fotón solitario.

Comentarios

  • ¿Tiene la luz un PARADA después de cierta distancia?
  • Solo si interactúa con otra cosa, es decir. se absorbe después de golpear un átomo u otra partícula. De lo contrario, no hay razón para que simplemente desaparezca.
  • No hay ‘ no solo ninguna razón para desaparecer, ni siquiera puede desaparecer porque hacerlo violar la conservación de la energía.
  • Vale la pena señalar que el espacio no es un vacío, sino un plasma delgado, que puede interactuar con el fotón, evitando que viaje al infinito.
  • @iantresman Por favor, elabore o proporcione una fuente para considerar que el espacio es un plasma delgado. Soy consciente de la naturaleza de la espuma cuántica del estado de vacío, ¿es eso a lo que ‘ se refiere? Celtschk: el fotón puede desaparecer siempre que lo haga muy brevemente;)

Respuesta

Tenga en cuenta que Es cierto que un fotón puede viajar una distancia infinita en un tiempo infinito, pero no puede no alcanzar ningún punto deseado en el universo. .

Esto se debe a la expansión del universo, lo que también lleva al hecho de que no podemos recibir información fuera del universo observable.

Comentarios

  • He ‘ he escuchado que esto se llama » horizonte de comunicación «; el artículo de Wikipedia lo llama actualmente horizonte futuro .
  • Probablemente hay varias opciones de cómo llamarlo; No soy nativo, así que no ‘ no lo sé con seguridad

Responder

Una pequeña adición a las otras respuestas: si bien es cierto que la luz nunca se detendrá si no golpea nada, sin embargo cambiará al rojo y, por lo tanto, se volverá menos energético, debido a la expansión del universo. Por ejemplo, el fondo cósmico de microondas consiste en fotones que se emitieron cuando se formaron los átomos. Sin embargo, en ese entonces la temperatura del universo era de alrededor de $ 3000 \, \ rm K $ (aproximadamente punto de fusión del hierro) mientras que hoy el fondo cósmico de microondas tiene una temperatura de tan solo $ 2.7 \, \ rm K $. Entonces, los fotones que vemos en el CMB han viajado durante más de 13 mil millones de años sin desaparecer, sin embargo, han cambiado en frecuencia desde luz visible hasta microondas.

Comentarios

  • ¿Significa esto que los fotones individuales pierden energía? ¿O es más bien el número decreciente de fotones que se ¿Nos alcanza, lo que resulta en una radiación menos energética?
  • @Aziraphale los fotones individuales pierden energía (vea muchas preguntas / respuestas relacionadas en este sitio sobre cómo esto se relaciona con la conservación de energía, etc.)
  • Los fotones no ‘ pierden energía o ‘ se desplazan al rojo ‘. En el marco de reposo se emitieron todavía tienen su energía original. Si medimos su absorción en un marco de reposo diferente (por ejemplo, ‘ viendo ‘), los percibiremos como desplazados hacia el rojo.
  • @Julian: Estás confundiendo dos cosas: El desplazamiento al rojo debido al movimiento relativo es algo diferente al desplazamiento al rojo debido a la expansión cósmica. Es también por eso que en el horizonte cósmico la » velocidad relativa » de los objetos masivos puede alcanzar la velocidad de la luz sin violar la relatividad: ‘ s no es una velocidad relativa entre objetos en el sentido especial-relativista, sino una expansión del espacio mismo.
  • @celtschk – interesante. No ‘ no creo que el desplazamiento al rojo de expansión sea realmente diferente al desplazamiento al rojo normal. Creo que el fotón todavía tiene su longitud de onda, momento y energía originales ‘ en lo que a él respecta ‘. Pero si el fotón fue emitido por un protón que no tiene impulso, entonces ese protón ‘ vería ‘ el desplazamiento al rojo de expansión. Entonces mi marco de descanso original ya no ‘ existe realmente.

Respuesta

Siempre que no haya nada con lo que el fotón interactúe (es decir, lo miremos en el vacío), el camino libre medio será infinito; es decir, seguirá viajando eternamente en una dirección determinada. No hay nada que detenga el camino del fotón. Por tanto, llegará arbitrariamente lejos. Ya sea que tenga un solo fotón o un láser, la respuesta no cambiará.

El hecho de que las líneas de fotones nunca terminen se manifiesta en otro hecho relevante. Si observa la intensidad $ I $ de la luz en una esfera de radio $ r $ alejada de una fuente puntual, la intensidad cae como $ 1 / r ^ 2 $. Más específicamente, si $ P $ es la potencia de esa fuente, entonces $ I (r) = \ frac { P} {4 \ pi r ^ 2}. $ El $ 4 \ pi r ^ 2 $ en el denominador es solo el área de superficie de la esfera.

Puede pensar que esto es relativamente trivial, pero de hecho , en realidad es un hecho bastante profundo. Sabemos por trabajos del siglo XX que hay partículas similares a los fotones pero con algunas diferencias. Uno de ellos es el jefe $ Z $. A diferencia del fotón sin masa, el bosón $ Z $ es masivo. Su masa es de alrededor de $ 91 GeV / c ^ 2 $, que es aproximadamente 97 veces más masiva que un protón. Si hiciera el análisis correspondiente para los bosones $ Z $, encontrará que se descomponen, y la longitud de la descomposición es del orden de $ 10 ^ {- 18} m $. En promedio, un bosón $ Z $ solo viajará alrededor de tan lejos en el vacío. Esto conduce a una forma funcional diferente para la intensidad anterior, que tendrá una amortiguación exponencial. De hecho, esta masa es esencialmente equivalente a estudiar fotones en un medio que proporciona disipación (por ejemplo, dentro de un superconductor).

El hecho de que el fotón no sufra este mismo destino es realmente una consecuencia de su falta de masa. Hay muchos límites posibles en la masa de fotones. Por supuesto, el solo hecho de que veamos fotones desde distancias muy largas proporciona un límite superior (bastante fuerte) en la masa de fotones, aunque quizás sea un poco engañoso ya que hay ciertos modelos inusuales que evitan este límite fuerte.Los límites más sólidos e independientes del modelo que tenemos hasta la fecha son aproximadamente $ 10 ^ {- 14} eV / c ^ 2 $, es decir, un factor de aproximadamente $ 10 ^ {23} $ menor que la masa del protón.

Responder

Un rayo de luz o un rayo láser no se detendrá hasta que llegue a una obstrucción.

Si hay sin obstrucción, la luz NUNCA se detendrá. No tiene fin.

Respuesta

Ya sea un rayo o un rayo de luz, los fotones seguirán viajando hasta que sean absorbidos. Los fotones no pueden detenerse porque viajan a una velocidad constante, la velocidad de la luz, es decir, no pueden acelerar ni desacelerar. Sin embargo, sus longitudes de onda cambian con el tiempo debido a la expansión del universo, es decir, sus longitudes de onda se hacen más grandes y pierden energía como tales porque $ E _ {\ gamma} $ y $ \ lambda $ son inversamente proporcionales,

$ E _ {\ gamma} = \ frac {hc} {\ lambda} $.

Responder

Un «rayo de luz «debe ser repelido como» fotón «porque aquí estamos hablando de física.

Entre un solo fotón y un rayo láser, en este caso, no hay diferencia. Cada fotón continuará su viaje hasta que se detenga, cada fotón es «indistinguible» de los demás (en el sentido de que no son diferentes intrínsecamente). Los fotones de un rayo láser están solo al mismo nivel de energía y viajan en la misma dirección (asumiendo un láser perfecto) pero esto no tiene importancia para la pregunta.

Un fotón puede detenerse solo interactuando con ella con suficiente energía. Si la interacción es de menor energía o es un campo gravitacional el fotón se desviará pero continuará «moviéndose».

Y la luz (rayo de luz y haz de láser) se detiene después de viajar una distancia o no tiene fin?

Creo que quieres saber si un fotón puede viajar fuera del Universo . Si un fotón alcanza el límite del Universo, continuará su viaje, ¡extendiendo el Universo mismo!

Respuesta

Newton «s primera ley establece que una partícula tendrá velocidad constante a menos que una fuerza externa actúe sobre ella. El fotón no tiene masa, pero no obstante, la primera ley sigue siendo válida en el caso de la luz.

  1. Cuando se proyecta un rayo de luz, (digamos) desde la superficie de la Tierra hacia afuera en el espacio. La condición es que no haya obstrucción hasta infinity (viaja solo en vacío). Mi pregunta es ¿hasta dónde puede llegar ese rayo de luz?

$$ x = vt $$

En este caso $ c = v $ donde $ c $ es la velocidad de la luz que viaja en el vacío (una constante) y $ t $ parece $ \ rightarrow \ infty $ segundos según la información proporcionada en su pregunta.

La distancia que viaja la luz depende del tiempo que viaja porque $ c $ es constante en el vacío lo que implica:

$$ x \ rightarrow \ infty $$

  1. Además, en lugar de rayo de luz, si considero un haz de láser con las mismas condiciones, ¿hasta dónde puede llegar un rayo láser?

Igual que con 1.

Compara ambas situaciones.

Uno es un rayo de luz que viaja infinitamente en un vacío y el otro son varios rayos de luz coherente que viajan infinitamente en el vacío.

Respuesta

La distancia que puede viajar una partícula está en parte determinada por su masa.

Si la partícula tiene una masa menor que algo como 7 eV, entonces podría cruzar el universo sin atenuación.

Comentarios

  • ¿Te importaría explicar cómo llegaste a esta conclusión?
  • ¿Qué es » cruzar » el universo?
  • Y, ¿cómo » atenúa » una partícula?

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